KR20240004432A - 동력기계의 자동 경로 추적 - Google Patents

Abstract

동력 기계는 목표 지점 추적에 기초하여 계획된 경로를 따라 자동으로 이동하도록 구성된다. 계획된 경로를 따라 목표 지점의 위치는 계획된 경로의 국부 곡률 또는 동력 기계의 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 결정된다. 일부 경우에 매핑 데이터를 저장하기 위하여 원형 버퍼를 사용할 수 있다.

Description

동력기계의 자동 경로 추적

본 출원은 2022년 5월 7일에 "동력기계의 자동 경로 추적"이라는 제목으로 출원된 미국 가특허 출원 번호 63/185,630의 우선권을 주장하고, 그 전체 내용은 본 발명에 참조로 포함된다.

본 발명은 동력기계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 미리 결정된 적합한 계획 경로를 따르는 것을 포함하는, 지형 위로 동력기계의 이동을 자동으로 제어하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 목적을 위한 동력기계는 특정 작동 또는 다양한 작동을 달성하기 위하여 동력을 생성하는 임의 형태의 기계를 포함한다. 동력기계의 일 형태는 작동 차량(work vehicle)이다. 작동 차량은 일반적으로 작동 기능을 수행하기 위하여 조작할 수 있는 리프트 암(일부 작동 차량은 다른 작동 장치가 있을 수 있음)과 같은 작동 장치를 갖는 자체-추진(self propelled) 차량이다. 작동 차량은 몇 가지 예를 들어 로더(loaders), 굴착기(excavators), 다용도 차량, 트랙터 및 트렌처(trenchers)를 포함한다.

일부 경우에 동력기계의 제어 시스템은 인간 운전자의 존재 또는 적극적인 개입 없이 작동을 실행할 수 있다. 예를 들어, 동력기계의 펌프, 모터, 실린더 및 다른 작동기는 특정 구동 작동(예: 조향 작동, 전진 또는 후진 이동 등) 및 작업 그룹 작동(예: 리프트 암 또는 도구의 작동)을 실행하기 위하여 알려진 방식으로 전자적으로 제어될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 적절하게 구성된 전자 제어장치(예, 허브 제어기)는 다양한 운전자 및 비-운전자 입력에 기초하여 적절한 작동기를 자동으로 제어하여 다양한 동력기계 작동을 자동으로 실현할 수 있다. 일부 경우에 자동 작동은 지형에 걸쳐 계획된 경로를 자동으로 추적하는 것을 포함될 수 있다.

상기 설명은 본 발명의 일반적인 배경 기술 정보를 단순히 제공하고, 청구된 본 발명의 범위를 결정하는 데 도움을 주고자 의도된 것은 아니다.

본 발명은 미리 결정된 적합한 설계 경로를 따르는 것을 포함하는, 지형 위로 동력기계의 이동을 자동으로 제어하는 것에 관한 것이다.

일반적으로, 본 발명에 개시된 실시예는 미리 계획된 이동 경로를 포함하여 동력기계의 개선된 자동(예, 자동화된) 이동을 제공할 수 있다. 예를 들어, 미리 계획된 경로를 따라 이동하는 것은 미리 계획된 경로를 따라 목표 지점을 향한 명령받은 이동을 통하여 실현될 수 있고, 경로를 따른 목표 지점의 위치는 동력기계의 현재 작동 조건(예, 이동 속도) 또는 환경 상황(예, 국부 경로 곡률)에 기초하여 적합하게 갱신될 수 있다. 일부 경우에, 동력기계의 이동 속도가 상대적으로 낮을 때 목표 지점에 대한 더 가까운 위치를 결정할 수 있고, 동력기계의 이동 속도가 상대적으로 높을 때 목표 지점에 대한 더 먼 위치를 결정할 수 있다. 상응하게 일부 경우에, 더 가까운 위치는 회전을 실행하거나 접근하는 동력기계에 해당할 수 있고, 더 먼 위치는 경로의 일반적으로 낮은 곡률 부분을 따라 이동하는 동력기계에 해당할 수 있다. 일부 경우에 적합한 갱신 목표 지점을 실현하는 것은 동력기계의 실제 이동 경로의 평활화(smoothing)를 개선하여 일반적으로 작동 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 일부 실시예는 하나 이상의 프로세서 장치(예, 범용 또는 특수 목적 전자 제어기)를 사용하여 실현될 수 있는 동력기계의 이동을 제어(예, 자동 이동을 자동으로 제어)하는 방법을 제공한다. 동력기계의 이동을 위한 계획된 경로는 시작 위치와 목적지 사이에서 식별될 수 있다. 계획된 경로를 따라 목표 지점은 동력기계로부터 목표 지점까지의 설정 거리를 기초로 결정될 수 있고, 목표 지점을 향한 동력기계의 이동을 명령할 수 있다. 동력기계의 하나 이상의 견인요소는 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동하도록 제어될 수 있다. 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동함에 따라, 설정 거리는 계획된 경로의 국부 곡률 또는 동력기계의 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 갱신될 수 있다. 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동함에 따라, 계획된 경로를 따르는 목표 지점의 위치는 갱신된 설정 거리를 기초로 갱신될 수 있다.

일부 실시예에서, 동력기계로부터 목표 지점까지의 설정 거리를 갱신하는 것은, 동력기계의 이동 속도 증가에 기초하여 설정 거리를 증가하는 것과 동력기계의 이동 속도 감소에 기초하여 설정 거리를 감소하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 동력기계의 명령받은 이동 속도는 계획된 경로의 국부 곡률의 증가에 기초하여 자동으로 감소될 수 있고, 동력기계의 명령받은 이동 속도는 계획된 경로의 국부 곡률의 감소에 기초하여 자동으로 증가될 수 있다.

일부 실시예에서, 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동하도록 하나 이상의 견인요소를 제어하는 것은 동력기계가 계획된 경로에서 벗어나게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 계획된 경로로부터의 벗어남은 계획된 경로를 따르는 공통 종료점 사이에서 계획된 경로보다 국부적으로 더 짧은 동력기계의 실제 이동 경로를 초래할 수 있다. 일부 실시예에서, 계획된 경로로부터의 벗어남은 시작 위치로부터 목적지까지 측정된 계획된 경로보다 짧은, 시작 위치로부터 목적지까지의 동력기계의 전체 실제 이동 경로를 초래할 수 있다.

일부 실시예에서, 동력기계로부터의 목표 지점의 설정 거리를 갱신하는 것은 동력기계에 의한 경로 추적을 위한 복수의 미리 결정된 작동 모드 중 적어도 하나의 작동 모드의 선택(예, 사용자 선택)에 기초할 수 있다.

일부 실시예에서, 동력기계로부터의 목표 지점의 설정 거리를 갱신하는 것은 동력기계의 회전 반경에 기초할 수 있다.

일부 실시예에서, 동력기계로부터의 목표 지점의 설정 거리를 갱신하는 것은 계획된 경로를 따르는 회전이 실질적으로 완료되면 설정 거리를 최대값으로 증가하는 것을 포함한다.

일부 실시예는 자동 작동을 위하여 구성된 동력기계를 제공한다. 동력기계는 메인 프레임, 지형 위로 메인 프레임을 이동하도록 구성된 하나 이상의 견인요소, 메인 프레임에 의하여 지지되는 하나 이상의 작동요소 및 메인 프레임에 의하여 지지되고, 하나 이상의 견인요소에 견인 동력을 제공하고 하나 이상의 작동요소에 작동 동력을 제공하도록 구성된 동력원을 포함할 수 있다.

제어 시스템은 동력기계의 자동 이동을 위한 계획된 경로의 제1 국부 곡률을 식별하고; 제1 국부 곡률에 기초하여 동력기계의 제1 목표 이동 속도를 설정하고; 동력기계의 현재 위치를 결정하고; 동력기계의 현재 위치 및 제1 국부 곡률 또는 제1 목표 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 계획된 경로를 따라 목표 지점의 제1 위치를 식별하고; 그리고 목표 지점의 식별된 제1 위치에 기초하여 동력기계의 제1 방향을 명령하여 동력기계의 이동을 자동으로 제어하는 것을 포함하는, 동력기계의 자동 이동을 제어하는 것을 포함하는, 제어 작동을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서 장치를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 국부 곡률 또는 제1 목표 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 계획된 경로를 따라 목표 지점의 제1 위치를 식별하는 것은, 제1 국부 곡률에 기초하여 제1 목표 이동 속도를 결정하고, 제1 목표 이동 속도에 기초하여 목표 지점의 위치를 식별하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 동력기계가 제1 방향을 따라 목표 지점을 향하여 이동함에 따라, 계획된 경로를 따라 목표 지점의 갱신된 위치는 계획된 경로의 제2 국부 곡률 또는 동력기계의 제2 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 식별될 수 있다. 동력기계의 자동 이동을 제어하는 것은, 목표 지점의 식별된 갱신된 위치에 기초하여 동력기계의 갱신된 방향을 명령하는 것을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 목표 지점의 갱신된 위치를 식별하는 것은 동력기계가 목표 지점을 향하여 이동함에 따라, 계획된 경로의 국부 곡률(예, 제2) 또는 동력기계의 이동 속도(예, 제2) 중 하나 이상에 기초하여 동력기계와 목표 지점 사이의 거리를 갱신하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 동력기계의 이동을 자동으로 제어하는 것은, 동력기계의 이동 속도 증가에 기초하여 동력기계의 목표 지점과 기준 위치 사이의 거리를 자동으로 증가시키는 것; 동력기계의 이동 속도 감소에 기초하여 목표 지점과 기준 위치 사이의 거리를 자동으로 감소시키는 것; 계획된 경로의 국부 곡률 증가에 기초하여 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 감소시키는 것; 또는 계획된 경로의 국부 곡률 감소에 기초하여 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 증가시키는 것의 하나 이상을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 복수의 작동 모드로부터 작동 모드의 선택을 나타내는 사용자 입력이 수신될 수 있다. 사용자 입력의 수신에 응답하여, 동력기계는 선택된 작동 모드에서 자동 이동을 위하여 작동될 수 있고, 복수의 작동 모드의 각각은 (a) 동력기계와 목표 지점 사이의 거리 사이와 (b) 동력기계의 이동 속도 또는 계획된 경로의 국부 곡률 중의 하나 이상 사이의 각각의 대응을 특정한다.

일부 실시예에서, 지형의 모습을 나타내는 데이터를 탐지하기 위하여 하나 이상의 센서가 배열될 수 있다. 제어 시스템은 순환 버퍼 메모리 구조를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 지형의 제1 영역의 초기 맵을 원형 버퍼 메모리 구조에 저장하고; 지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상을 나타내는 데이터를 하나 이상의 센서로부터 수신하고; 그리고 지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제 1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상의 표시를 포함하는, 지형의 갱신된 맵을 원형 버퍼 메모리 구조에 저장한다. 일부 실시예에서 갱신된 맵을 저장하는 것은 순환 버퍼 모듈 내에 초기 맵의 적어도 일부를 겹쳐 쓸 수 있다.

일부 실시예는 자동 작동을 위하여 구성된 동력기계를 제공한다. 동력기계는 메인 프레임, 메인 프레임을 지형 위로 이동시키도록 구성된 하나 이상의 견인요소, 메인 프레임에 의하여 지지되고, 견인 동력을 하나 이상의 견인요소에 제공하도록 구성된 동력원 및 순환 버퍼 모듈과 하나 이상의 프로세서 장치를 포함하는 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 다음과 같이 구성될 수 있다: 원형 버퍼 모듈에 지형의 제1 영역의 초기 표시를 저장하고; 지형의 초기 표시에 기초하여 하나 이상의 견인요소에 의한 제1 견인 작동을 명령하는 것을 포함하여 동력기계의 자동 이동을 제어하고; 지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상에 대응하는 데이터를 하나 이상의 센서로부터 수신하고; 지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상의 표시를 포함하는, 지형의 갱신된 표시를 원형 버퍼에 저장하고; 그리고 지형의 갱신된 표시에 기초하여 하나 이상의 견인요소에 의한 제2 견인 작동을 명령하는 것을 포함하여 동력기계의 자동 이동을 더 제어하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 제어 시스템은 지형의 제1 영역 내에 동력기계를 위치시키는 원형 버퍼의 오프셋을 저장하고; 지형의 제2 영역에 대응하는 데이터 수신에 기초하여 오프셋을 갱신하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 갱신된 표시에 의하여 표현되는 지형의 제2 영역은 초기 표시에 의하여 표현되는 지형의 제1 영역과 실질적으로 동일한 면적 크기일 수 있다.

본 발명의 내용과 요약은 아래 상세한 설명에서 추가로 설명하는 단순화된 형태의 개념 선택을 소개하기 위하여 제공된다. 본 발명의 요약은 청구된 주제의 주요 특징 또는 필수적인 특징을 식별하기 위하여 의도된 것은 아니고, 또한 본 발명의 청구범위의 결정에 도움되려고 사용된 것은 아니다.

일반적으로, 본 발명에 개시된 실시예는 미리 계획된 이동 경로를 포함하여 동력기계의 개선된 자동(예, 자동화된) 이동을 제공할 수 있다. 예를 들어, 미리 계획된 경로를 따라 이동하는 것은 미리 계획된 경로를 따라 목표 지점을 향한 명령받은 이동을 통하여 실현될 수 있고, 경로를 따른 목표 지점의 위치는 동력기계의 현재 작동 조건(예, 이동 속도) 또는 환경 상황(예, 국지 경로 곡률)에 기초하여 적합하게 갱신될 수 있다.

일부 경우에, 동력기계의 이동 속도가 상대적으로 낮을 때 목표 지점에 대한 더 가까운 위치를 결정할 수 있고, 동력기계의 이동 속도가 상대적으로 높을 때 목표 지점에 대한 더 먼 위치를 결정할 수 있다. 상응하게 일부 경우에, 더 가까운 위치는 회전을 실행하거나 접근하는 동력기계에 해당할 수 있고, 더 먼 위치는 경로의 일반적으로 낮은 곡률 부분을 따라 이동하는 동력기계에 해당할 수 있다. 일부 경우에 적합한 갱신 목표 지점을 실현하는 것은 동력기계의 실제 이동 경로의 평활화(smoothing)를 개선하여 일반적으로 작동 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 실시할 수 있는 대표적인 동력기계의 기능 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 실시할 수 있는 동력기계의 전면을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 동력기계의 후면을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 로더와 같은 로더의 동력 시스템의 구성요소를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동력기계의 자동 이동의 제어방법을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 제어방법의 일부 실시예에서 매핑 작동의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5의 제어방법의 일부 실시예에서 매핑 작동의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 8은 도 5의 제어방법의 일부 실시예에서 경로 계획 작동의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 9는 도 5의 제어방법의 일부 실시예에서 경로 추적 작동의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 10a 내지 도 10e는 도 5의 제어방법의 일부 실시예에서 목표 지점의 적합한 위치를 포함하는 경로 추적 작동의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 11 및 도 12는 도 5의 제어방법의 일부 실시예에서 특정 경로 평활화 효과를 포함하는 추적 작동의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 13 및 도 14는 도 5의 방법의 일부로 실현될 수 있는 것을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 동력기계의 제어방법을 도시하는 블록도이다.

본 발명에 개시된 개념은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되고 도시된다. 그러나, 이들 개념은 도시한 실시예에서의 구성의 상세 및 구성요소의 배치에 대한 적용에 제한되지 않고 다양한 다른 방법으로 실시되거나 수행될 수 있다. 본 발명의 용어는 발명의 설명의 목적으로 사용되고 제한적인 것으로 간주해서는 안 된다. 본 발명에서 사용되는 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)" 및 "갖는(having)"과 같은 단어 및 그 변형은 이후에 열거된 항목, 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함한다.

본 발명에 사용된 바와 같이, 특별히 달리 특정하지 않는 한, "실질적으로 동일한"(또는 그 변형)은 두 개의 값이 더 작은 절대적인 크기를 기준으로 서로 5% 이하 차이가 나는 것을 의미한다. 이와 관련하여 예를 들어, 값 100 및 105는 서로 5% 벗어나기 때문에 실질적으로 동일하다.

또한 본 발명에 사용된 바와 같이, 특별히 달리 명시되지 않는 한, "회전"은 0 이 아닌 곡률을 나타내고, 각각 실질적으로 0 곡률(즉, 적어도 관련 동력기계의 길이에 걸쳐 접선의 국지적 변동이 5°미만을 갖는) 또는 회전의 반대 방향의 곡률(예, S-곡선의 경우)를 나타내는 경로의 두 개의 다른 부분을 연결하는 동력기계의 이동 경로(예, 실제 또는 계획된 이동 경로)의 일부를 나타낸다. 유사하게, 회전의 "실질적인 완료"(및 이와 유사한 것, 예를 들어, "실질적으로 완료하는" 등)는 동력기계의 또는 그 견인요소의 기준점(예, 리딩 에지, 무게 중심 또는 회전 중심)이 회전 동안에 리딩 에지의 경로를 통하여 적어도 절반 또는 회전의 최대 곡률 지점을 넘은 곳 중 하나 이상의 지점까지 회전 동안에 이동했다는 것을 나타낸다.

또한, 본 발명에 사용되는 바와 같이 달리 명시되지 않는 한, 곡률은 부드럽게 구부러지는 경로 또는 경로 세그먼트의 수학적 곡률(즉, I/R) 또는 노드 사이에서 연장되는 직선(또는 다른)으로부터 형성된 경로 또는 경로 세그먼트의 각도 변화를 나타내고, 관련 지점에서 변경되지 않은 전방-이동 방향에 대하여 측정된다. 따라서 예를 들어, 제1 직선 세그먼트를 따라 노드 지점까지 연장되고 이어서 노드 지점으로부터 제2 직선 세그먼트를 따라 연장되는 경로의 경우, 노드 지점에서의 곡률은 제2 라인 세그먼트와 노드 지점을 넘는 제1 라인 세그먼트의 직선 연장 사이의 노드에서의 각도이다. 일부 실시예에서 노드는 경로 라인 사이의 교차점에 있는 경로 맵의 지점이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 노드는 경로 라인(예, 내부 곡률을 정의하고 2개의 직선 경로 세그먼트 사이의 노드-정의 곡률을 따라 연장하는 짧은 곡선 경로 세그먼트) 사이의 곡선 또는 다른 전이(transitional) 경로일 수 있다.

또한 위에서 언급한 바와 같이, 동력기계가 지형에 걸쳐 자동으로 이동하는 동안, 동력기계의 방향은 때때로 하나 이상의 계획된 경로에 기초하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 출발 위치와 목적지 사이를 연장하는 초기 계획된 경로는 알려지거나 탐지된 장애물이나 지형의 다른 측면, 다른 환경 요인, 동력기계의 특성 또는 계획된 작동 등에 기초하여 미리 결정될 수 있다(예, 동력기계가 출발 위치로부터 이동을 시작하기 전에). 다음 동력기계는 동력기계가 계획된 경로를 거의 따르는 방향으로 이동하도록 명령받을 수 있다. 또한, 일부 경우에 센서 또는 다른 입력이 지형, 동력기계 등에 관한 새로운 데이터를 도입함에 따라, 계획 경로는 명령받은 이동 동안에 적합하게 갱신될 수 있다.

일부 경우에 작동의 효율과 평활화를 개선하기 위하여, 동력기계는 이동 방향에 대하여 동력기계 앞의 계획된 경로에 위치한 목표 지점을 향하여 이동하도록 명령받을 수 있다. 그러나 동력기계와 목표 지점 사이의 최적 거리는 여러 요인에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일부 실시예는 계획된 경로를 따라 목표 지점과 목표 지점을 추적하여 계획된 경로를 추적하는 동력기계 사이의 거리를 변경하여 일반적으로 자동으로 작동하도록 구성된 방법, 제어 시스템 및 동력기계 시스템을 포함한다.

일부 경우에 목표-추적 이동 중에 동력기계로부터 목표 지점까지의 최적 거리는 동력기계의 작동 특성(예, 회전 반경, 이동 속도 등) 또는 계획된 경로의 특정 부분의 특성(예, 동력기계가 접근하거나 현재 운전하는 회전을 나타내는 경로의 국부 곡률, 지형의 가상 맵 내의 하나 이상의 장애물의 존재 등)에 따라 달라질 수 있다. 따라서 일부 실시예에서, 계획된 경로를 추적하는 동력기계로부터 목표 지점까지의 거리는 동력기계의 현재 또는 예상되는 작동 특성(예, 현재 또는 명령받은 이동 속도) 또는 계획된 경로의 현재 또는 향후 특성(예, 목표 지점에 도착했거나 동력기계의 특정 범위 내에 있는 회전 동안의 경로의 평균 곡률)에 기초하여 자동으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 일부 제어 시스템은 국부 곡률의 증가(예, 경로의 직선 세그먼트 사이의 회전)를 나타내는 경로의 일부에의 동력기계의 접근(또는 이동)에 기초하여 자동으로 동력기계로부터 목표 지점의 거리를 감소하고, 그리고 국부 곡률이 감소(예, 회전 끝)를 나타내는 경로의 일부에의 동력기계의 접근(또는 이동)에 기초하여 거리를 증가하도록 구성될 수 있다. 따라서 어떤 경우에는, 동력기계의 이동이 명령받은 목표 지점이 동력기계가 회전에 접근할 때의 경로를 따라 자동으로 동력기계에 더 가깝게 이동될 수 있기 때문에, 동력기계는 코너 또는 다른 회전을 덜 "차단(cutt off)"하는 경향이 있을 수 있다. 또한, 더 먼 목표 지점이 이동 벡터의 더 점진적인 조정을 허용하여 계획된 경로에 더 근접하도록 할 수 있기 때문에, 동력기계는 경로의 더 직선인(대략) 부분을 따라 실질적으로 덜 진동하는 경향이 있을 수 있다.

다른 실시예로서, 일부 제어 시스템은 동력기계의 이동 속도(예, 탐지되거나 유도된 현재 이동 속도 또는 명령받은 목표 이동 속도)의 감소에 기초하여 동력기계로부터 목표 지점의 거리를 자동으로 감소하고, 동력기계의 이동 속도 증가에 기초하여 동력기계로부터 목표 지점 거리를 줄이도록 구성될 수 있다. 이 배열에서 위에서 일반적으로 논의된 바와 같이 회전 및 다른 경로 세그먼트 동안에 유사한 이점을 얻을 수 있다. 실제로, 일부 경우에, 이동 속도에 직접적으로 기초한 목표 지점의 위치 조정은 경로 기하학(예, 국부 곡률)에 간접적으로 기초한 목표 지점의 위치 조정에 대응할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어 일부 실시예에서, 제어 시스템은 국지 경로 곡률에 기초하여 동력기계의 조정된 이동 속도를 자동으로 명령하고(예, 증가된 곡률에 대한 속도 감소), 그리고 이동 속도에 기초하여 경로를 따라 목표 지점의 조정된 위치를 자동으로 명령하도록 구성될 수 있다.

이들 개념은 아래에 기술되는 바와 같이 다양한 동력기계에 실시될 수 있다. 실시예를 실시할 수 있는 대표적인 동력기계는 도 1의 다이어그램 형태로 도시되고, 이러한 동력기계의 예가 도 2 및 도 3에 도시되고 실시예를 개시하기 전에 아래에 기술된다. 본 발명의 설명을 간결하게 하기 위하여 단지 하나의 동력기계가 설명된다. 그러나 위에 언급한 바와 같이 하기 실시예는 복수의 동력기계 중 어느 것에도 실시될 수 있고, 도 2 및 도 3에 도시된 대표적인 동력기계와 상이한 형태의 동력기계를 포함한다. 본 발명의 목적상 동력기계는 프레임, 적어도 하나의 작동요소 및 작동을 수행하기 위하여 작동요소에 동력을 제공할 수 있는 동력원을 포함한다. 동력기계의 하나의 형태는 자체-추진 작동 차량이다. 자체-추진 작동 차량은 프레임, 작동요소 및 작동요소에 동력을 공급할 수 있는 동력원을 포함하는 동력기계의 한 종류이다. 적어도 하나의 작동요소는 동력기계를 동력하에 움직이는 원동(motive) 시스템이다.

도 1은 아래에 기술된 실시예가 유리하게 삽입될 수 있고 복수의 상이한 형태의 동력기계 중 임의의 것일 수 있는 동력기계(100)의 기본 시스템을 도시하는 블록 다이어그램을 나타낸다. 도 1의 블록 다이어그램은 동력기계(100)의 다양한 시스템 및 다양한 구성요소와 시스템 사이의 관계를 확인한다. 전술한 바와 같이 가장 기본적인 수준에서, 본 발명의 목적상 동력기계는 프레임, 동력원 및 작동요소를 포함한다. 동력기계(100)는 프레임(110), 동력원(120) 및 작동요소(130)를 갖는다. 도 1에 도시된 동력기계(100)는 자체-추진 작동 차량이기 때문에, 이는 또한 동력기계를 지지면 위로 움직이도록 제공되는, 그 자체가 작동요소인 견인요소(140)와 동력기계의 작동요소를 제어하기 위한 운전 위치를 제공하는 운전자 스테이션(150)을 갖는다. 제어 시스템(160)은 운전자 또는 다른 입력장치에 의하여 제공되는 제어신호에 반응하여 다양한 작동을 적어도 부분적으로 수행하기 위하여 다른 시스템과 상호 작용하도록 제공된다. 예를 들어, 제어시스템(160)은 운전자 입력 또는 다른 입력 신호(예, 센서 데이터)를 수신하고 동력기계 작동을 위한 명령을 출력하도록 집합적으로 구성되는, 하나 이상의 프로세서 장치 및 하나 이상의 메모리에 통합 또는 분포되는 구조일 수 있다.

특정 작동 차량은 전용 작동을 수행할 수 있는 작동요소를 갖는다. 예를 들어, 일부 작동 차량은 버킷과 같은 도구가 핀 고정(pinning) 배열에 의하여 부착되는 리프트 암을 갖는다. 작동요소, 즉 리프트 암은 도구가 작동을 수행하는 위치에 배치하도록 조작될 수 있다. 일부 경우에서 도구를 위치시키기 위하여, 리프트 암에 대하여 버킷을 회전시키는 것과 같이 도구는 작동요소에 대하여 상대적으로 위치할 수 있다. 이러한 작동 차량의 정상 작동 하에서 버킷이 부착되고 사용될 수 있다. 이 작동 차량은 원래의 버킷 대신에 도구/작동요소 결합의 분해 및 다른 도구의 재결합에 의하여 다른 도구를 수용할 수 있다. 다른 작동 차량은 넓은 다양한 도구를 갖고 사용되도록 의도되고, 도 1에 도시한 도구 인터페이스(170)와 같은 도구 인터페이스를 갖는다. 가장 기본적으로, 도구 인터페이스(170)는 프레임(110) 또는 작동요소(130)와 도구 사이의 연결장치이고, 이는 도구를 프레임(110) 또는 작동요소(130)에 직접 부착하는 연결 포인트와 같이 단순하거나 또는 이하 기술되는 바와 같이 더 복잡할 수 있다.

일부 동력기계에서, 도구 인터페이스(170)는 작동요소에 이동 가능하게 부착되는 물리적 구조물인 도구 캐리어를 포함할 수 있다. 도구 캐리어는 다수의 다른 도구를 작동요소에 수용하고 고정하는 맞물림부(engagement features) 및 잠금부(locking features)를 갖는다. 이러한 도구 캐리어의 일 특성은 도구가 일단 캐리어에 부착되면 캐리어는 도구에 고정되고(즉, 도구에 대하여 이동 가능하지 않음), 도구 캐리어가 작동요소에 대하여 이동하면, 도구는 도구 캐리어와 같이 이동한다. 용어 도구 캐리어는 단순히 피벗 가능한(pivotal) 연결 포인트가 아니라, 다양하고 상이한 도구에 수용되고 고정되도록 의도된 특별한 전용 장치이다. 도구 캐리어 자체는 리프트 암 또는 프레임(110)과 같은 작동요소(130)에 장착 가능하다. 도구 인터페이스(170)는 또한 도구 상의 하나 이상의 작동요소에 동력을 제공하는 하나 이상의 동력원을 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 도구 인터페이스를 갖는 복수의 작동요소를 가질 수 있고, 이들 각각은 반드시 필요하지 않지만 도구를 수용하는 하나의 도구 캐리어를 가질 수 있다. 일부 다른 동력기계는 복수의 도구 인터페이스를 갖는 하나의 작동요소를 가질 수 있고, 단일 작동요소는 복수의 도구를 동시에 수용할 수 있다. 이들 도구 인터페이스 각각은 반드시 필요하지 않지만 하나의 도구 캐리어를 갖는다.

프레임(110)은 그에 부착되거나 그 위에 위치하는 다양한 다른 구성요소를 지지할 수 있는 물리적 구조물을 포함한다. 프레임(110)은 여러 개의 개별 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 동력기계는 단단한 강성 프레임을 갖는다. 즉, 프레임의 어느 한 부분도 프레임의 다른 부분에 대하여 이동 가능하지 않다. 다른 동력기계는 프레임의 다른 부분에 대하여 움직일 수 있는 적어도 하나의 부분을 갖는다. 예를 들어, 굴착기는 하부 프레임부에 대하여 회전하는 상부 프레임부를 가질 수 있다. 다른 작동 차량은 스티어링(steering) 기능을 달성하기 위하여 프레임의 한 부분이 다른 부분에 대하여 피벗하는 관절식(articulated) 프레임을 갖는다.

프레임(110)은 일부 실시예에서 도구 인터페이스(170)를 통하여 부착된 도구에 의하여 사용되는 동력을 제공하는 것뿐만 아니라, 하나 이상의 견인요소(140)를 포함하는 하나 이상의 작동요소(130)에 동력을 제공할 수 있는 동력원(120)을 지지한다. 동력원(120)으로부터의 동력이 작동요소(130), 견인요소(140) 및 도구 인터페이스(170)의 하나에 직접 제공될 수 있다. 대안적으로, 동력원(120)으로부터의 동력은 제어 시스템(160)에 제공될 수 있고, 이는 순차적으로 동력을 사용하여 작동 기능을 수행할 수 있는 구성요소에 동력을 선택적으로 제공한다. 동력기계용 동력원은 통상적으로 내연기관과 같은 엔진 및 엔진으로부터의 출력을 작동요소에 의하여 사용 가능한 동력 형태로 출력을 변환할 수 있는 기계 변속기 또는 유압 시스템과 같은 동력 변환 시스템을 포함한다. 일반적으로 동력원 또는 하이브리드 동력원으로 알려진 동력원과의 조합을 포함하는 다른 형태의 동력원이 동력기계에 통합될 수 있다.

도 1은 작동요소(130)로 지정된 단일 작동요소를 나타내지만, 다양한 동력기계는 임의 개수의 작동요소를 가질 수 있다. 작동요소는 통상 동력기계의 프레임에 부착되고, 작동을 수행하는 경우에 프레임에 대하여 이동 가능하다. 또한, 견인요소(140)는 그들의 작동 기능이 일반적으로 동력기계(100)를 지지면 위로 이동하는 점에서 작동요소의 특별한 경우이다. 견인요소(140)는 작동요소(130)와 별개로 도시되어 나타나고, 그 이유는 많은 동력기계는 견인요소 이외의 추가적인 작동요소를 갖고 있기 때문이나 항상 그렇다고는 할 수 없다. 동력기계는 임의 개수의 견인요소를 가질 수 있고, 이들 일부 또는 모두가 동력원(120)으로부터의 동력을 받아서 동력기계(100)를 추진할 수 있다. 견인요소는 예를 들어 차축에 부착된 바퀴(wheels), 트랙 조립체 등일 수 있다. 견인요소는 견인요소의 이동이 차축 주위의 회전으로 한정되도록(조향이 스키딩(skidding)에 의하여 달성되도록) 프레임에 장착되거나 또는 대안적으로 견인요소가 프레임에 대하여 피벗함으로써 조향을 달성하도록, 프레임에 피벗 가능하게 장착될 수 있다.

동력기계(100)는 운전자가 동력기계의 작동을 제어할 수 있는 운전 위치를 포함하는 운전자 스테이션(150)을 포함한다. 일부 동력기계에서, 운전자 스테이션(150)은 밀폐되거나 부분 밀폐된 운전실(cab)로 정의된다. 본 발명에 개시된 실시예가 실시될 수 있는 일부 동력기계는 위에 기술된 형태의 운전실 또는 운전구역(operator compartment)을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 워크 비하인드 로더(walk behind loader)는 운전실 또는 운전구역을 갖지 않고 오히려 동력기계를 적합하게 작동하는 운전자 스테이션으로서 기능하는 운전 위치(operating position)를 가질 수 있다. 보다 광범위하게, 작동 차량 이외의 동력기계는 위에 언급된 운전 위치 및 운전구역과 반드시 유사하지 않은 운전자 스테이션을 가질 수 있다. 또한, 동력기계(100) 및 기타와 같은 일부 동력기계는, 이들이 운전구역 또는 운전 위치를 갖는지에 상관없이, 동력기계의 또는 동력기계에 인접한 운전자 스테이션 대신에 또는 이에 더하여 원격으로(즉, 원격으로 위치한 운전자 스테이션으로부터) 작동될 수 있다. 이는 동력기계의 운전자 제어 기능의 적어도 일부가 동력기계에 연결된 도구와 관련된 운전 위치에서 작동할 수 있는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 대안으로 일부 동력기계의 경우, 동력기계 상의 운전자 제어 기능 중 적어도 일부를 제어할 수 있는 원격 제어기가 제공될 수 있다(즉, 동력기계 및 동력기계에 결합되는 임의의 도구로부터 원격임).

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 동력기계의 하나의 예인 로더(200)를 도시하고, 아래 설명되는 실시예가 유리하게 채용될 수 있다. 로더(200)는 트랙 로더, 특히 소형 트랙 로더이다. 트랙 로더는 견인소자로서 무한 트랙을 갖는(바퀴와 대조되는) 로더이다. 트랙 로더(200)는 도 1 및 위에서 설명된 상술한 동력기계(100)의 특별한 예이다. 이를 위하여, 후술되는 로더(200)의 특징부는 도 1에 사용된 것과 대체로 유사한 도면 번호를 사용한다. 예를 들어, 로더(200)는 동력기계(100)가 프레임(110)을 구비한 것처럼 프레임(210)을 구비한다. 여기서 설명된 트랙 로더(200)는 트랙 조립체 및 트랙 조립체를 동력기계에 장착하는 장착소자(mounting elements)가 실현될 수 있는 환경을 이해하는 참조를 제공하기 위하여 기술되었다. 로더(200)는 여기에 개시된 실시예에서 필수적인 것은 아니고, 로더(200)는 후술되는 실시예가 실현될 수 있는 로더(200)가 아닌 동력기계에 포함될 수도 있고, 본 발명에 개시된 실시예의 특징부의 설명으로 특별히 제한되는 것으로 간주되어서는 안된다. 특별히 언급하지 않는 한, 후술되는 실시예는 그러한 동력기계 중 단지 하나인 트랙 로더(200)로서 다양한 동력기계에 실시될 수 있다. 예를 들어, 후술되는 본 발명 중 일부 또는 전부가 몇 가지 예를 들어 다양한 다른 로더, 굴착기, 트렌처 및 도저(dozers) 등과 같은 많은 다른 종류의 작동 차량에서 실현될 수 있다.

로더(200)는 동력기계 상의 다양한 기능을 작동하는 동력을 생성하거나 또는 제공할 수 있는 동력 시스템(220)을 지지하는 프레임(210)을 포함한다. 동력 시스템(220)은 블록 다이어그램 형태로 나타내고, 프레임(210) 내에 위치된다. 프레임(210)은 또한 다양한 작동을 수행하기 위하여 동력 시스템(220)에 의하여 동력을 제공 받는 리프트 암 구조물(230) 형태의 작동요소를 지지한다. 로더(200)는 작동 차량이기 때문에, 프레임(210)은 또한 동력기계를 지지면 위로 추진하고 동력 시스템(220)에 의하여 동력을 받는 견인 시스템(240)을 지지한다. 리프트 암 구조물(230)은 다양한 작동을 수행하기 위하여 다양한 도구를 로더(200)에 수용 및 고정할 수 있는 도구 캐리어(272)를 차례로 지지한다. 로더(200)는 운전자가 다양한 제어장치(260)를 조작하여 동력기계가 다양한 기능을 수행할 수 있는 운전자 스테이션(255)으로부터 작동될 수 있다. 제어 시스템(260)이 로더(200)의 다양한 기능을 제어하기 위하여 제공된다.

이하 기술되는 본 발명의 실시예를 포함하거나 상호 작용하는 다양한 동력기계는 다양한 작동요소를 지지하는 다양한 다른 프레임 구성요소를 가질 수 있다. 프레임(210)의 구성요소는 본 발명의 목적을 위하여 예시적으로 제공되고 본 발명이 실시되는 동력기계의 프레임의 유일한 형태로 간주되어서는 안된다. 로더(200)의 프레임(210)은 차대(undercarriage) 또는 프레임의 하부(211) 및 차대에 의하여 지지되는 주 프레임 또는 프레임의 상부(212)를 포함한다. 로더(200)의 주 프레임(212)은 차대와 주 프레임의 용접 또는 조임장치(fasteners) 같은 것에 의하여 차대(211)에 부착된다. 주 프레임(212)은 주 프레임의 후방을 향하여 양 측면 상에 위치하고 리프트 암 구조물(230)을 지지하고 리프트 암 구조물(230)이 피벗 부착되는 한 쌍의 수직부(214)를 포함한다(도 2에 단지 1개 도시). 리프트 암 구조물(230)은 수직부(214) 각각에 예시적으로 핀 고정된다. 수직부(214)의 장착부와 리프트 암 구조물(230)과 장착 하드웨어(리프트 암 구조물을 주 프레임(212)에 고정하기 위한 핀(pin)을 포함)의 조합은 본 발명의 목적상 집합적으로 조인트(216)(수직부(214)의 각각에 하나가 위치함)로 지칭한다. 조인트(216)는 차축(218)을 따라 배열되고, 아래에 설명하는 바와 같이 리프트 암 구조물이 프레임(210)에 대하여 차축(218) 주위로 피벗할 수 있도록 한다. 다른 동력기계는 프레임의 양쪽 측면 상에 수직부를 포함하지 않거나, 프레임의 후방을 향하여 양 측면 상의 수직부에 장착될 수 있는 리프트 암 구조물을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 일부 동력기계는 동력기계의 단일 측면 또는 동력기계의 전방 또는 후방 단부에 장착된 단일 암을 가질 수 있다. 다른 기계는 복수의 리프트 암을 포함하는 복수의 작동요소를 가질 수 있고, 이들 각각은 그 자신 고유의 구조로 기계에 장착된다. 프레임(210)은 또한 로더(200)의 양 측면 상에 한 쌍의 견인요소(242)를 지지하고(단지 하나가 도 2에 도시), 로더(200)는 트랙 조립체이다.

도 1에 도시된 리프트 암 구조물(230)은, 본 발명의 실시예를 실현할 수 있는 로더(200) 또는 다른 동력기계와 같은 동력기계에 장착될 수 있는 리프트 암 구조물의 많은 상이한 형태 중 하나의 예이다. 리프트 암 구조물(230)은 프레임(210)의 대향 측면에 배치된 한 쌍의 리프트 암(232)을 갖는다. 각각의 리프트 암(232)의 제1 단부(232A)는 조인트(216)에서 동력 기계에 피벗 결합되고, 각각의 리프트 암의 제2 단부(232B)는 도 2에 도시된 바와 같이 하강 위치에 있을 때 프레임(210)의 전방에 위치된다. 리프트 암 구조물(230)은 프레임(210)에 대하여 로더(200)의 제어 하에 이동 가능하다(즉, 리프트 암 구조물은 상승 및 하강할 수 있다). 그 이동(즉, 리프트 암 구조물(230)의 상승 및 하강)은 일반적으로 화살표(237)로 도시된 이동 경로에 의하여 설명된다. 본 발명의 설명을 위하여, 리프트 암 구조물(230)의 이동 경로(233)는 리프트 암 구조물의 제2 단부(232B)의 이동 경로에 의하여 정의된다.

도 2에 도시된 리프트 암 구조물(230)의 각각의 리프트 암(232)은, 제1 부분(234A) 및 제1 부분(234A)에 피벗 결합되는 제2 부분(234B)을 포함한다. 각각의 리프트 암(232)의 제1 부분(234A)은 조인트(216) 중 하나에서 프레임(210)에 피벗 결합되고 제2 부분(234B)은 제1 부분(234A)에 대한 연결부로부터 리프트 암 구조물(230)의 제2 단부(232B)까지 연장된다. 리프트 암(232)은 제1 부분(234A)에 부착된 크로스 부재(236)에 각각 결합된다. 크로스 부재(236)는 리프트 암 구조물(230)에 증가된 구조적 안정성을 제공한다. 로더(200)에서 동력 시스템(220)으로부터 가압 유체를 수용하도록 구성된 유압 실린더인 한 쌍의 작동기(238)(도 1에는 하나만 도시)는 로더(200)의 각 측면 상의 피벗 가능한 조인트(238A, 238B)에서 각각 프레임(210)과 리프트 암(234) 모두에 피벗 결합된다. 작동기(238)는 개별적으로 그리고 집합적으로 리프트 실린더로 종종 지칭된다. 작동기(238)의 작동(즉, 연장 및 수축)은 리프트 암 구조물(230)이 조인트(216)를 중심으로 피벗함으로써 화살표(237)로 도시된 고정된 경로를 따라 상승 및 하강하도록 한다. 한 쌍의 제어 링크(217)(하나만 도시됨) 각각은 프레임(210)의 양 측면 상에서 프레임(210)과 하나의 리프트 암(232)에 피벗 장착된다. 제어 링크(217)는 리프트 암 구조물(230)의 고정 이동 경로를 정의하는 것을 돕는다.

도 2에 도시된 리프트 암 구조물(230) 동력 기계(100)에 결합될 수 있는 리프트 암 구조물의 한 유형을 나타낸다. 서로 다른 기하학적 구조, 구성요소 및 배열을 갖는 다른 리프트 암 구조물은 본 발명에 논의된 실시예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실행될 수 있는 로더(200) 또는 다른 동력 기계에 피벗 결합될 수 있다. 예를 들어, 다른 기계는 일 단부에서 프레임에 피벗 결합되고, 다른 단부는 프레임의 전면에 위치하는 한 부분(리프트 암(234)의 두 부분(234A, 234B)과 대조적으로)을 각각 갖는 리프트 암을 갖는 리프트 암 구조물을 가질 수 있다. 다른 리프트 암 구조물은 신장 가능한 또는 신축형(telescoping) 리프트 암을 가질 수 있다. 또 다른 리프트 암 구조물은 여러 부분(즉, 2개 이상) 세그먼트 또는 부분을 가질 수 있다. 굴착기에서 가장 두드러지고 다른 로더에서도 가능한 일부 리프트 암은, 도 2에 도시된 리프트 암 구조물(230)의 경우와 같이 함께(즉, 소정 경로를 따라) 이동하는 대신에 다른 단편에 대해 피벗하도록 제어 가능한 부분을 가질 수 있다. 일부 동력기계는, 굴착기 또는 일부 로더 및 다른 동력기계에 알려진 것처럼 단일 리프트 암을 갖는 리프트 암 구조물을 갖는다. 다른 동력기계는 복수의 리프트 암 조립체를 가질 수 있고, 각각은 다른 것에 대해 독립적이다.

예시적인 도구 인터페이스(270)는 암(234)의 제2 단부(234B)에 제공된다. 도구 인터페이스(270)는 리프트 암(230)에 다양한 상이한 도구를 수용하고 고정할 수 있는 도구 캐리어(272)를 포함한다. 이러한 도구는 도구 캐리어(272)와 맞물리도록 구성된 기계 인터페이스를 갖는다. 도구 캐리어(272)는 암(234)의 제2 단부(234B)에 피벗 장차된다. 도구 캐리어 작동기(233)는 리프트 암 구조물(230)과 도구 캐리어(272)에 작동 가능하게 결합되고, 리프트 암 구조물에 대하여 도구 캐리어를 회전하도록 작동 가능하다.

도구 인터페이스(270)는 또한 리프트 암 구조물(230)에 도구를 연결하기 위하여 이용 가능한 도구 동력원(235)을 포함한다. 도구 동력원(235)은 도구가 결합될 수 있는 가압 유압 유체 포트를 포함한다. 가압 유압 유체 포트는 하나 이상의 기능 또는 도구의 작동기에 동력을 공급하기 위하여 가압 유압 유체를 선택적으로 제공한다. 도구 동력원은 전기 작동기, 전기 제어기 또는 도구에 전력을 공급하기 위한 동력원을 포함할 수도 있다. 동력원(235)은 또한 예로서 굴착기(200)의 데이터 버스와 통신하는 전기 도관을 포함하여 도구의 제어기와 로더(200)의 전자장치 사이의 통신을 허용한다. 로더(200)의 특정 도구 동력원은 전력원을 포함하지 않는다는 점에 유의하여야 한다.

하부 프레임(211)은 도 2-3에 좌측 트랙 어셈블리(240A) 및 우측 트랙 어셈블리(240B)로서 식별된 한 쌍의 견인요소(242)를 부착하고 지지한다. 각각의 견인요소(242)는 하부 프레임(211)에 결합되는 트랙 프레임(243)을 갖는다. 트랙 프레임(243)은 무한 트랙(244)을 지지하고 둘러싸이고, 동력하에서 회전하여 지지 표면 위로 로더(200)를 추진한다. 무한 트랙(244)을 연결 및 지지하고 무한 트랙이 트랙 프레임 주위에서 회전하게 하기 위하여 다양한 요소가 트랙 프레임(243)에 결합되거나 트랙 프레임(243)에 의하여 지지된다. 예를 들어, 스프로킷(246)은 트랙 프레임(243)에 의하여 지지되고 무한 트랙(244)과 결합하여 무한 트랙이 트랙 프레임 주위에서 회전하도록 한다. 아이들러(245)는 트랙에 적절한 인장력을 유지하기 위하여 인장기(tensioner)(미도시)에 의하여 트랙(244)에 대하여 고정된다. 트랙 프레임(243)은 또한 트랙과 맞물리는 복수의 롤러(249)를 지지하고, 트랙을 통하여 지지 표면을 지지하고 로더(200)의 하중을 분산시킨다.

상부 프레임부(212)는 운전구역 또는 스테이션(250)을 적어도 부분적으로 정의하는 운전실(252)을 지지한다. 좌석(254)이 운전실(252) 내에 제공되어 굴착기를 작동하는 동안 운전자가 착석할 수 있다. 좌석(254)에 앉아 있는 동안, 운전자는 리프트 암(230), 견인 시스템(240) 등을 조작하는 것과 같은 다양한 작동 기능을 제어하기 위하여 조작할 수 있는 복수의 운전자 입력 장치(256)에 접근할 수 있다.

동력 기계의 작동과 관련된 정보 표시를 예를 들어 청각 또는 시각 표시와 같은 운전자가 감지할 수 있는 형태로 제공하기 위하여 운전실에 디스플레이 장치가 제공된다. 청각 표시는 버저(buzzers), 벨 등 또는 언어(verbal) 통신의 형태로 나타날 수 있다. 시각 표시는 그래프, 라이트, 아이콘, 게이지(gauges), 알파벳 문자 등의 형태로 나타날 수 있다. 디스플레이는 경고등이나 게이지와 같은 전용 표시를 제공하거나, 다양한 크기와 특성의 모니터와 같은 프로그램 가능한 디스플레이 장치를 포함하여 프로그램 가능한 정보를 제공하기 위하여 동적일 수 있다. 디스플레이 장치는 진단 정보, 문제 해결 정보, 명령 정보 및 동력기계를 작동하는 운전자 또는 동력기계와 연결된 도구를 보조하기 위한 다양한 형태의 정보를 제공할 수 있다. 운전자에게 사용될 수 있는 다른 정보 역시 제공할 수 있다.

도 4는 동력 시스템(220)을 보다 상세히 예시한다. 대체로 동력 시스템(220)은 다양한 기계 기능의 작동을 위하여 동력을 생성하거나 저장할 수 있는 하나 이상의 동력원(222)을 포함한다. 로더(200)에서 동력 시스템(220)은 내연기관을 포함한다. 다른 동력 기계는 전기 발생기, 충전식 배터리, 다양한 다른 동력원 또는 주어진 동력기계 구성요소에 동력을 제공할 수 있는 동력원의 조합이 포함될 수 있다. 동력 시스템(220)은 또한 동력원(222)에 작동 가능하게 결합된 동력 변환 시스템(224)을 포함한다. 동력 변환 시스템(224)은 동력 기계에서 기능을 수행할 수 있는 하나 이상의 작동기(226)에 차례로 결합된다. 다양한 동력 기계의 동력 변환 시스템은 기계 변속기, 유압 시스템, 전력 시스템 등을 포함하는 다양한 구성요소를 포함할 수 있다.

도시된 실시예에서, 동력기계(200)의 동력 변환 시스템(224)은 구동 모터(226A, 226B)에 동력 신호를 제공하는 정수압 구동 펌프(224A)를 포함한다. 구동 모터(226A, 226B)는 무한 트랙(244)을 구동하기 위하여 각각의 구동 스프로킷(246A, 246B)에 차례로 작동 가능하게 각각 연결된다. 도시되지는 않았지만, 하나 이상(예, 2개)의 구동 모터 또는 다른 작동기는 때때로 하나 이상(예, 4개)의 차축에 동력을 공급할 수 있고, 이는 차례로 바퀴 또는 다른 견인요소에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어 바퀴형(또는 다른) 스키드 스티어 시스템이 각각의 구동 모터(226A, 226B)와 함께 제공될 수 있고, 예를 들어 2개의 차축(미도시)의 각각의 세트에 동력을 공급하여, 회전 작동이 동력 기계(200)의 대향 측면에 다른 적용의 견인력에 의하여 달성될 수 있다(예, 차축, 바퀴 또는 프레임 조립체를 피벗하는 것보다).

정수압 구동 펌프(224A)는 운전자 입력 장치에 기계적, 유압적 또는 전기적으로 결합되어 구동 펌프를 제어하는 작동 신호를 수신할 수 있다. 동력 변환 시스템은 또한 동력원(222)에 의하여 구동되는 도구 펌프(224C)를 포함한다. 도구 펌프(224C)는 가압 유압 유체를 작업 작동기(239)와 연통하는 작업 작동기 회로(238)에 제공하도록 구성된다. 작업 작동기(239)는 리프트 실린더, 틸트 실린더, 텔레스코핑 실린더 등을 포함하는 복수의 작동기를 대표한다. 작업 작동기 회로(238)는 밸브 및 도 4의 블록(239)으로 나타낸 다양한 작업 작동기에 가압 유압 유체를 선택적으로 제공하는 다른 장치를 포함할 수 있다. 또한, 작업 작동기 회로(238)는 부착된 도구 상의 작업 작동기에 가압된 유압 유체를 제공하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서 또한 위에서 일반적으로 언급된 바와 같이, 유사하게 배열된 동력 변환 시스템은 전력을 수신하고 이용하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 전기 모터가 구동 모터(226A, 226B) 대신에 제공되어 구동 펌프(224A)로부터가 아닌 전력원으로부터 작동 동력을 받을 수 있다.

위의 동력 기계(100) 및 로더(200)에 대한 설명은 아래에서 논의되는 실시예가 실시될 수 있는 예시적인 환경을 제공하기 위하여 예시적인 목적으로 제공된다. 본 발명에 논의된 실시예는 도 1의 블록도에 도시된 동력기계(100), 특히 트랙 로더(200)와 같은 로더에 의하여 일반적으로 기술된 동력기계에서 실행될 수 있다. 특히 달리 언급되거나 인용되지 않는 한, 아래에 설명된 본 발명의 개념은 위에서 구체적으로 설명된 환경으로 한정되는 것은 아니다.

위에서 일반적으로 논의된 바와 같이, 일부 실시예에서 동력기계는 계획된 경로를 따라 목표 지점의 자동 조정에 기초하여 계획된 경로를 추적하도록 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 동력기계용 제어 시스템은 계획된 경로를 자동으로 결정하고, 계획된 경로를 추적하기 위하여 동력기계의 작동을 위한 전자 명령 신호를 자동으로 제공하도록 작동할 수 있다(예, 알려진 모터 제어 프로토콜 및 일반적으로 알려진 피드백 시스템에 기초).

본 발명의 하나의 실시예로서, 도 5는 일반적으로 동력기계(330)(예, 동력기계(100, 200) 중 하나, 전기식 또는 다른 방식으로 동력을 받는 바퀴형 스키드 스티어 로더 등)의 자동 제어를 위한 방법(300)을 도시한다. 일반적으로, 방법(300)의 도시된 작동은 위치 측정 블록(302), 매핑 블록(304), 경로 계획 블록(306) 및 추적 블록(308)을 통하여 순서대로(및 반복적으로) 진행되어 계획된 경로(312)를 따라 이동하는 동력기계의 이동 변수(310)를 자동으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 블록(302, 304, 306 또는 308)에서의 작동에 기초하여, 이동 변수(310)는 현재 동력기계 자세, 경로 추적을 위한 결정된 방향 또는 적절한 다른 작동 조건에 대응하는 선형 속도 및 각속도(angular velocity)로서 결정될 수 있다. 위에서 일반적으로 논의된 바와 같이, 동력기계의 견인(또는 다른) 시스템을 위한 명령 신호를 제공하기 위하여, 알려진 저-수준 제어 모듈(예, 블록(322)에서 모터, 구동 또는 다른 제어기의 작동을 통하여)을 포함하는 다양한 알려진 접근법이 사용될 수 있다. 예를 들어 일단 이동 변수(310)가 결정되면, 원격 제어 시스템, 통합 제어 시스템 또는 의도한 제어를 실현하기 위한 국부 및 원격 제어 시스템의 조합을 포함하는, 다양한 알려진 접근법이 사용되어 동력기계의 작동요소에 전자 명령을 보낼 수 있다(예, 전용 도구 제어기 또는 구동 제어기를 통하여).

방법(300)의 실행 동안, 제어 시스템은 정기적으로(예, 주기적으로) 하나 이상의 센서 또는 다른 입력 장치로부터 입력 데이터를 수신하여 방법의 다양한 작동의 실행을 알릴 수 있다. 일부 입력 데이터는 동력기계의 전역의(global) 또는 상대 위치 또는 방향(예, 절대 또는 상대 방향)을 나타낼 수 있는 외부 위치 데이터(314)일 수 있다. 예를 들어, 블록(302)에서 동력기계의 위치 측정(예, 동력기계의 현재 위치 및 방향 식별)을 알리기 위하여, 일부 제어 시스템은 인공위성 또는 비콘(beacon) 소스로부터의 알려진 신호 처리를 기초로 동력기계의 외부 위치 데이터 또는 방향 데이터를 제공할 수 있는 GPS 장치(또는 다른 유사 장비)를 포함할 수 있다. 일부 경우에 동력기계는 두 개 이상의 GPS 장치를 포함할 수 있고, 두 개의 개별 신호는 분석되고 동력기계의 위치 또는 방향의 보다 정확한 추정이 결정될 수 있다.

일부 실시예에서, GPS 신호의 잡음 특성 및 내재된 정확도 제한으로 인해, 동력기계의 현재 위치 또는 방향(집합적으로, 동력기계의 "자세")을 보다 확실하게 결정하기 위하여 추가 작동이 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 알려진 접근법은 연장 칼만 필터링(Kalman filtering)을 사용하여, 동력기계의 예상되는 이동과 결합하여 시간에 따른 위치 측정을 분석함으로써 현재 동력기계 자세의 개선된 추정을 제공할 수 있다(예, GPS 장치로부터의 측정된 위치 데이터에 기초하여 견인 제어 신호로부터 예측된 위치를 수정). 일부 경우에 연장된 칼만 필터링을 사용하는 접근 방식하에 위치 데이터의 불확실성도 추적할 수 있다. 따라서 일부 실시예에서, 동력기계의 작동은 때때로 아래에서 추가로 논의되는 것을 포함하여 동력기계의 현재 자세에 관한 확실성에 기초하여 제어될 수 있다.

동력기계의 현재 자세(316)를 결정하는 블록(302)에서의 동력기계의 위치 측정 후에 또는 그와 동시에, 방법(300)은 지형에 존재하는 장애물이나 물체를 포함하는, 관련(예, 인접 및 주변) 지형의 가상 맵을 제공하기 위하여 블록(304)에서 매핑 작동을 포함할 수 있다. 일반적으로 매핑 작동은 외부 지형 데이터(예, 레이더 또는 기타 센서 입력으로부터)에 기초하여 결정된 바와 같이, 알려진 장애물 또는 지형의 다른 측면과 알려지지 않은 장애물 또는 지형의 다른 측면을 설명할 수 있다. 일부 알려진 접근 방식은 가상 맵의 점유 그리드가 장애물(또는 다른 주목할 만한 기하학적 측면)이 각 그리드 셀(예, 지형의 관련 영역의 각 0.25m x 0.25m 부분에 대하여)에 존재하는 계산된 확률과 관련된 확실값(또는 가능성)으로 채워지는 확률적 점유(probabilistic occupancy) 기술을 사용할 수 있다. 특정 각도 및 거리 범위에 대한 정기적인 레이더 스캔을 포함하여 지형에 관한 갱신된 데이터가 수신되면, 점유 그리드의 확실값이 갱신될 수 있다(예, 특정 그리드 셀의 이미 알려지지 않았거나 분명하지 않은 장애물에의 레이더 충돌에 기초하여 증가). 따라서 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 점유 그리드의 일부 부분(320)(X_global 및 Y_global 좌표 프레임에 도시)은 가능성 있는 장애물(예, 유사한 형상의 현실 세계 장애물(326)에 대응)을 나타낼 수 있고, 일부 부분(322)은 가능한 여유 공간을 나타낼 수 있고, 그리고 일부 부분(324)은 동력기계(328)의 이동과 관련하여 분명하지 않다(예, 레이더에 의하여 최근에 스캔되지 않거나 달리 메모리에 저장되지 않았기 때문).

일부 경우에 제어 시스템에 대한 관련 불확실성을 고려하여, 장애물 주변의 동력기계의 이동을 위한 적절한 안전 인자를 제공하는 것을 포함하여, 지형의 가상 맵에서 장애물 주변에 완충 구역이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 가상 맵(400)은 부호(404)로 표현된 동력기계의 이동 동안 피해야 할 영역으로서 표현되는(즉, 경로 계획 목적을 위한 "장애물"), 충분한 신뢰(예, 50% 이상의 확실성)로 식별된 복수의 장애물(402)을 포함하고 있다. 또한, 완충 구역(406)은 각각의 장애물(402) 주변으로(예, 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는) 식별되었다. 일부 경우에, 완충 구역(406)은 방법(300)(도 5 참조) 하에서 경로 계획 및 자동 이동 중에 피해야 할 장애물로서 효과적으로 취급될 수 있다. 또는 완충 구역(406)은 달리 특별히 처리될 수 있다. 예를 들어, 일부 완충 구역에서는 이동이 허용될 수 있지만 속도는 감소한다. 일부 경우에 완충 구역은 관련 동력기계의 크기에 대응하도록 스케일 될 수 있다(예, 감지되거나 미리 알려진 장애물로부터 동력기계의 작동 폭 또는 회전 반경 등과 실질적으로 동일한 거리만큼 연장될 수 있다).

또한 도 7a에 도시된 바와 같이, 동력기계(404)의 레이더 스캔 영역(408)의 범위는 가상 맵에 의하여 표현된 전체 지형 영역보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 따라서, 예를 들어 확실값은 지형의 제한된 영역, 특히 동력기계가 현재 이동하고 있는 영역 내의 초점을 맞춘 영역에 걸쳐 지형의 실제 특성(예: 특정 그리드의 장애물 존재)을 더 정확하게 나타낼 수 있다.

관련 효과로서 동력기계가 지형 위로 이동하면, 동력기계는 결국 자동 이동을 안내하는 가상 맵의 하나 이상의 에지에 접근할 수 있다. 일부 경우에 가상 맵은 적절하게 갱신되고 새로운 지형 영역을 통합할 수 있다. 일부 실시예에서, 가상 맵에 의하여 커버되는 지형의 영역은 이전에 구성된 가상 맵의 하나 이상의 경계 에지에 도달하는 동력기계의 스캐닝 영역에 기초하여 갱신될 수 있다. 예를 들어 도 7b에 도시된 바와 같이, 동력기계(404)는 갱신된 버퍼 영역(406)을 피하면서 장애물(402)을 훨씬 넘어 충분히 운전되고, 레이더 스캔 범위(408)의 일부는 이전에 매핑된 영역의 경계를 지나 연장한다(맵(400)에 점선으로 표시됨). 따라서, 갱신된 가상 맵(400')에 의하여 표현되는 총 면적은 초기 가상 맵(400)에 의하여 표현되는 총 면적과 동일하게 유지되지만, 상대적으로 작은 총 메모리로 작동을 허용할 수 있기 때문에, 갱신된 가상 맵(400')의 유효 범위는 또한 동력기계(400)가 이동함에 따라 동력기계(400)에 의한 레이더 스캔을 기초로 지형의 더 많은 관련 영역을 커버하도록 갱신된다.

일부 실시예에서, 지형을 매핑하는 제어 시스템(예, 방법(300)의 일부의 실현)은 맵 데이터를 저장하기 위하여 원형(또는 "링") 버퍼 구성을 사용할 수 있다. 알려진 원칙하에서, 순환 버퍼는 일반적으로 고정량의 총 저장량과 버퍼 내의 데이터 블록에 대한 순차적이고 반복적인(즉, 순환) 쓰기 및 덮어쓰기 진행으로 작동할 수 있고, 이는 효과적으로 고정 저장 크기에 대한 데이터의 우선-쓰기-우선-덮어쓰기 관리를 초래할 수 있다. 일부 동력기계는 매핑을 위하여 상대적으로 적은 양의 사용 가능한 메모리를 포함할 수 있고, 매핑 작동을 위한 순환 버퍼의 사용이 때때로 동력기계 작동에 특히 유용할 수 있다.

일반적으로, 갱신된 맵 정보가 수신됨에 따라(예, 동력기계(404)에 의한 레이더 스캔에 기초하여), 가상 맵의 그리드에 대한 신뢰값 또는 다른 변수는 필요에 따라 갱신될 수 있다. 또한, 동력기계의 이동이 스캔된 영역을 지형의 다른 영역으로 연장함에 따라, 더 오래되고 공간적으로 더 먼 신뢰값을 가진 그리드 셀(즉, 낮은 관련성의 그리드 셀)은 효과적으로 재배치되어 지형의 새로운 영역(예, 맵(400)과 비교하여 가상 맵(400') 내의 새로운 영역)을 나타낼 수 있다. 일부 경우에 동력기계가 원형 버퍼에 저장된 가상 맵에 대하여 이동함에 따라, 단순히 순환 버퍼의 오프셋 값(예, 동력기계(404)의 위치 또는 현재 가상 맵의 그리드 셀에 대한 다른 원점)을 갱신함으로써, 동력기계의 이동 기준 프레임에도 불구하고 맵의 그리드 셀의 지형의 특정 실제 영역에 대한 정확한 배치가 유지될 수 있다. 위에서 언급한 다른 접근과 마찬가지로, 특히 매핑 데이터의 순환 버퍼와 결합한 이러한 적합한 오프셋 값의 사용은, 일반적으로 필요한 메모리 공간 및 프로세서 시간 감소를 포함하는 동력기계 성능을 향상시킬 수 있다.

도 5로 돌아가서, 블록(304)에서의 매핑 작동으로 적절한 신뢰도 및 공간 범위를 갖는 맵을 확립하면, 방법(300)은 블록(306)에서의 경로 계획을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여 A*, D* Lite, 너비-우선 검색, 깊이-우선 검색, 균등 비용 검색 또는 다른 알고리즘을 포함하는 다양한 알려진 접근 방식을 사용하여 시작 위치(예, 동력기계의 초기 또는 현재 포즈(316)) 및 목적지(320)(예, 운전자가 입력한 지형 영역 내의 고정 위치)를 식별할 수 있다. 또한, 7a 및 7b와 관련하여 위에서 일반적으로 논의된 바와 같이 동력기계의 감지(예, 레이더) 범위는 지형의 전체 매핑 영역에 걸쳐 반드시 연장되지 않을 수 있다. 따라서 장애물 정보와 같이, 계획된 경로는 A* 알고리즘 또는 기타 다양한 알려진 접근 방식을 사용하여, 갱신된 지형 정보를 기초로 지형을 가로질러 이동하는 동안에 때때로 적합하게 갱신될 수 있다.

일부 실시예에서 일단 초기 경로가 식별되면, 더 짧은 전체 이동 경로를 제공하거나 그렇지 않으면 성능을 개선(예, 이동 동안 흔들림을 감소)하는 것을 포함하여 추가적인 경로 평활화가 실현될 수 있다. 시선 평활화를 포함하여 다양한 경로 평활화 접근이 가능하고, 그 예는 도 8에 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 시작 위치(502)와 목적지(504) 사이의 초기 최단 경로(500)는 인접한 그리드 셀의 중심점 사이의 직선 세그먼트만을 사용하여 결정되었다. 공지된 알고리즘을 사용하여, 장애물 또는 관련 버퍼와 교차하는 라인 세그먼트 없이, 예를 들어 그리드 셀의 먼 중심점 사이의 선형 세그먼트의 길이를 최대화함으로써 원활한 최단 경로(500')가 구성될 수 있다. 시선 평활화가 일부 경우에 유용할 수 있지만 경로 평할화에 대한 다른 알려진 접근 방식도 사용할 수 있다.

다시 도 5 및 도 9를 참조하여 계획된 경로가 적절하게 결정되면, 방법(300)은 계획된 경로에 기초하여 동력기계의 이동 변수(예, 목표 속도)를 결정하기 위하여 블록(308)에서 추적 작동을 포함할 수 있다. 특히, 도 9에 도시된 바와 같이 동력기계(600)의 현재 자세는 계획된 경로(602)를 항상 오버레이 할 필요는 없다(예, 동력기계(600)의 기하학적 중심선 또는 다른 고정된 기준점에 대하여 평가된 바와 같이). 그러나 추적 작동은 어느 경우에서도 유사하게 블록(308)에서 진행될 수 있다. 이와 관련하여 예를 들어, 동력기계(600)가 가능한 한 빨리 계획된 경로(602)로(예, 가장 짧은 복귀 라인을 따라) 진행해야 한다고 결정하기보다는, 제어 시스템은 경로(602)를 따르는 의도된 이동 방향(예, 도 9의 실시예에서 페이지의 위쪽 방향)에 대하여 동력기계로부터 이격된 경로(602)를 따르는 목표 지점(604)을 식별할 수 있다(예, 블록(308)의 작동에서). 이동 변수(310)는 동력기계(600)가 목표 지점(604)을 향하여(예, 일반적으로 이동 경로(602)가 아닌) 이동하도록 결정될 수 있고, 또한 필요에 따라 동력기계(600)의 작동요소에 대한 대응하는 명령(324)이 결정되고 중계된다(예, 블록(322)를 통하여 실현). 일반적으로, 경로를 따라 알려진 목표 지점(예, 위에서 설명한 바와 같이 결정된, 목표 지점(604))의 추적을 제어하기 위하여, 각속도에 대한 조정을 통한 동력기계 방향의 교정을 위하여 PI 제어(도시)에 의하여 알려진 순수 추적 알고리즘을 포함하는, 다양한 접근이 가능하다.

일부 실시예에서, 목표 지점은 동력기계로부터 특정의 설정 거리에 경로를 따라 위치할 수 있다. 예를 들어, 목표 지점은 동력기계의 기준점과 목표 지점 사이에서 직접 측정하거나 목표 지점과 동력기계에 가장 가까운 계획된 경로상의 위치 사이의 계획된 경로를 따라 측정한, 동력기계로부터 특정 거리에 위치할 수 있다. 유사하게, 목표 지점은 동력기계가 경로를 따라 이동(예, 트랙)함에 따라 계획된 경로를 따라 이동하는 경향이 있을 수 있다. 위에서 일반적으로 논의된 바와 같이, 일부 경우에는 동력기계로부터 실제로 가능한 한 멀리 떨어진 추적 지점을 찾는 것이 유용할 수 있고, 이는 특히 로봇이 날카로운 코너에 접근할 때 일부 작동에 대하여 더 부드럽고 자연스러운 궤적을 초래할 수 있기 때문이다.

일부 경우에 동력기계와 목표 지점 사이의 최적 거리는 동력기계의 작동 조건, 계획된 경로(또는 해당 지형)의 양상 또는 기타 요인에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 목표 지점의 거리가 멀수록 전체적으로 더 부드러운 이동이 가능하지만, 또한 거리가 멀수록 동력기계는 급격한 회전(예: 정사각형 또는 더 급격한 코너) 동안에 또는 더 빠른 속도에서 경로의 상당 부분을 차단하는 결과를 초래할 수 있다. 또한, 목표 지점에 대한 더 짧은 거리는 코너의 실질적인 차단을 덜 초래할 수 있지만, 또한 더 짧은 거리는 날카로운 경로 회전 또는 더 빠른 속도에서 경로의 상당한 지나침(overshooting)을 초래할 수도 있다.

따라서 일부 실시예에서, 계획된 경로의 추적의 일부로서(예, 블록(308)에서), 제어 시스템은 계획된 경로의 국부 곡률, 동력기계의 이동 속도 또는 기타 요인을 기초로 동력기계로부터(즉, 동력기계 상의 임의의 기준점으로부터) 목표 지점의 거리를 자동으로 갱신할 수 있다. 예를 들어, 경로의 더 직선(즉, 더 낮은 곡률) 부분을 따라 또는 더 빠른 속도로 이동하는 동안, 제어 시스템은 동력기계로부터 더 먼 거리의 목표 지점을 자동으로 제공할 수 있다. 마찬가지로, 목표 지점은 경로의 더 높은 곡률 부분을 따르는 또는 그 부근의 더 짧은 거리에서 또는 더 낮은 속도의 이동 동안에 자동으로 제공될 수 있다. 따라서 예를 들어 일부 실시예는 동력기계가 회전 또는 다른 저속 기동 중에 비교적 높은 충실도로 계획된 경로를 자동으로 조정하는 동시에 더 직선 이동 또는 다른 고속 기동 중에 비교적 부드러운 이동을 유지하도록 허용할 수 있다.

일부 실시예에서, 동력기계에 대한 목표 지점의 위치 지정은 속도에 기초하거나(예, 속도에 비례하여 변할 수 있음) 또는 경로 곡률에 기초할 수 있다(예, 곡률에 반비례하여 변할 수 있음). 예를 들어, 일부 제어 시스템은 현재 또는 계획된 경로의 국부 곡률(예, 다가오는 회전)에서 예측되는 증가를 기초로 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 감소하고, 그리고 현재 또는 계획된 경로의 국부 곡률(예, 다가오는 직선-어웨이)에서 예측되는 감소를 기초로 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 증가하도록 작동할 수 있다. 또한 유사하게, 동력기계로부터 목표 지점까지의 거리는 저속에서 자동으로 감소되고, 고속에서 자동으로 증가될 수 있다(예, 저속이 경로의 더 높은 곡률 영역에 대응한다는 가정에 따라). 따라서 요컨대 일부 실시예에서, 동력기계 속도는 계획된 경로의 기하학적 양상에 기초하여 감소되거나 증가될 수 있고, 목표 지점은 동력기계 속도에 기초하여 동력기계로부터 더 가깝게 또는 더 멀리 이동할 수 있다.

일부 경우에, 곡률에 기초한 속도의 제어와 속도에 기초한 목표 지점 위치의 제어의 결합은 특히 효율적인 계산 및 제어를 제공할 수 있고, 속도 제어가 추적 지점 위치를 결정하기 위한 계산과 근본적으로 분리될 수 있기 때문에, 보다 유연한 제어장치 구성 및 데이터 흐름을 허용할 수 있다. 또한, 이 접근 방식에서는 다른 접근 방식보다 운전자 조정이 더 직관적일 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서 다른 순서 또는 다른 변수에 기초하여 목표 지점 거리 또는 이동 속도를 결정하는 것을 포함하여, 유사한 제어가 다른 방식으로 실현될 수 있다.

다른 실시예에서, 경로 곡률, 이동 속도 및 목표 지점 위치 사이의 다른 대응이 이용될 수 있다. 일부 경우에, 경로 곡률은 특정 동력기계의 작동 특성, 특정 운전자의 선호도, 관련 지형의 특성 등을 기초로 초기에 실장되거나 보정(및 나중에 조정)될 수 있는 참조표를 기초로 이동 속도에 매핑될 수 있다. 마찬가지로 일부 경우에서, 목표의 미리 정해진 최소 및 최대 가능 거리와 최소 및 최대 이동 속도를 기초로 이동 속도는 추적을 위한 목표 지점의 거리에 선형 매핑될 수 있다. 이 유명한 접근 방식은 사용 가능한 처리 능력이 제한된 시스템에서 특히 효과적일 수 있다. 그러나 특정 목표 지점 거리는 다양한 다른 방식으로 특정 속도, 곡률 또는 기타 요인과 연관될 수 있다.

일부 실시예에서, 목표 지점에 대한 감소된 거리는 동력기계가 특정 작동을 실질적으로(또는 완전히) 종료할 때까지만 실현될 수 있다. 예를 들어, 동력기계가 경로에서 회전의 초기 부분을 통하여 더 낮은 속도로 이동함에 따라, 동력기계에 의한 추적을 위한 목표 지점은 동력기계로부터 최소 거리에 있을 수 있다. 그러나 동력기계가 회전의 일부를 완료하면, 목표 지점의 거리는 특정 값이나 범위로 자동으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 동력기계가 실질적으로(또는 완전히) 회전을 완료하면, 추적을 위한 목표 지점은 자동으로 동력기계로부터 최대 거리로 이동할 수 있다. 일부 경우에, 목표 지점 거리는 단계(또는 나아감) 변경으로 최대 거리로 증가될 수 있다. 일부 경우에 거리는 점차적으로 최대값으로 늘릴 수 있다(예, 이동 거리에 따라 선형).

일부 실시예에서, 경로 곡률, 이동 속도 및 목표 지점 거리 사이의 대응은 특정 지형, 운전자자, 작동 등에 대한 맞춤형 작동 특성을 제공하기 위하여 조정 될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 작동 모드는 이동 속도(또는 곡률)와 목표 지점 거리 사이의 다양한 다른 사전 설정 대응을 포함하여 최대 속도 작동, 개방 공간 작동(예, 최소 예상 장애물), 근접-제약 작동(예, 다수의 민감한 또는 주목할만한 장애물의 회피를 최대화하기 위하여) 등을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 운전자는 특정 동력기계 작동을 실행하기 위하여 특정 작동 모드를 선택할 수 있다.

일부 실시예에서, 경로 곡률, 이동 속도 및 목표 지점 거리 사이의 특정 매핑은 매핑 또는 국지화 작동과 관련된 불확실 값에 기초하여 결정될 수 있다(예, 도 5 참조). 예를 들어, 현재 동력기계 자세를 결정하기 위하여 연장 칼만 필터링(또는 다른 분석)으로부터의 증가된 불확실 측정에 기초하거나, 가상 맵 내의 장애물 위치에 관한 증가된 불확실성에 기초하여, 이동 속도 또는 목표 지점 거리는 때때로 감소될 수 있다.

일부 실시예에서, 동력기계로부터 목표 지점까지의 거리는 부분적으로 동력기계의 작동 특성에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어 전술한 바와 같이, 목표 지점 거리는 차량 속도를 기초로 할 수 있다. 일부 경우에 목표 지점 거리는 추가로(또는 대안적으로) 회전 반경, 최대 속도, 최소 속도 또는 특정 동력기계의 다른 특성을 기초로 할 수 있다. 예를 들어, 최소 또는 최대 목표 지점 거리는 동력기계의 회전 반경 또는 동력기계의 최소 또는 최대 예상 이동 속도를 기준으로 설정될 수 있다.

위에서 논의된 방법(300) 및 다양한 특정 작동의 실시예가 도 10a 내지 도 10c에 도시되어 있다(도 10c는 동력기계 지역(700E) 및 기준선(720) 및 공통 수직 스케일링이 공통으로 포함된 하위 도면 10c 및 10d로 분할된다). 특히, 도 10a는 가상 맵(704)의 시작 위치(702)에 위치된 동력기계(700)를 도시한다. 시작 위치(702)와 목적지(708) 사이에 계획된 경로(706)가 설정된다. 도 10b 및 도 10c는 각각 700A, 700B 등으로 표시된 동력기계(700)의 선택된 연속적인 지역 및 710A, 710B 등으로 표시된 대응하는 목표 지점에 의하여, 동력기계(700)에 의한 경로(706)의 후속 추적 동안의 동력기계(700)를 도시한다. 특히, 도 10b는 전체 경로(706)와 관련하여 동력기계(700)를 도시하는 반면, 도 1Oc는 선택된 지역 동안에 격리된 동력기계(700)를 도시하고, 동력기계(700)의 기준점(예, 무게 중심 또는 회전 중심)으로부터의 다양한 목표 지점(710A) 등의 거리가 기준선(720) 위의 수직 거리로 도시되도록 표준 방향을 갖는다.

특히 도 10b 및 도 1Oc에서, 동력기계(700)가 경로(706)의 직선 부분을 따라 이동함에 따라(위치 700A, 700D, 700G 참조), 관련 목표 지점(지점 710A, 710D, 710G 참조)의 거리는 최대값에 있다(예, 공통 최대값). 동력기계(700)가 경로(706)를 따라 접근하고 회전을 함에 따라, 관련 목표 지점(지점 710B, 710C, 710E, 710F, 71OH, 7101 참조)의 거리는 감소한다.

또한 특히 도 1Oc에서, 최대 거리로부터 목표 지점의 거리 감소 규모는 경로(706)의 국부 곡률에 비례하고(도 10b 참조), 관련 회전으로부터 동력기계(700)의 거리 또는 회전을 통한 동력기계(700)의 진행 정도와도 상관관계가 있다. 예를 들어, 목표 지점(710B 및 7101E)에 대한 거리는 회전의 상대적으로 높은 곡률(예, 각각이 90°이상의 각도를 가짐)로 인해 동력기계(700)가 관련 회전에 진입하기 전에 최소로 감소되었다. 대조적으로, 목표 지점(710H)에 대한 거리는 최대치로부터 감소되지만, 관련 회전의 상대적으로 작은 곡률로 인해 여전히 최소치 이상이다. 유사하게, 목표 지점(710H)에 가까운 목표 지점에 대한 거리의 감소는 더 낮은 국부 곡률로 인해 목표 지점(710B, 710E)과 관련된 회전보다 관련된 회전에 다소 더 가깝게 시작할 수 있다.

도시된 실시예에서, 목표 지점(710C, 710F)에 대한 거리는 또한 적어도 동력기계(700)가 관련된 회전을 실질적으로 완료할 때까지는 최소 설정보다 높지만 상대적으로 작게 유지된다. 그러나 목표 지점(710H)에 대한 거리는 회전의 더 낮은 곡률로 인해 관련된 회전을 통한 진행에 비해 실질적으로 더 빨리 최대값을 향하여 복귀되었다. 그에 상응하게 일부 실시예에서, 목표 지점 거리(예, 목표 지점(710C, 710F, 710H 근처)는 동력기계가 실질적으로 회전 또는 다른 관련 작동을 완료한 후에만 때때로 미리 결정된 임계값을 넘어(예, 최대값까지) 증가될 수 있다.

이와 관련한 실시예로서, 도 10e는 제1 회전(732) 및 제2 회전(734)을 포함하는 경로(730)를 따라 이동하는 동안의 동력기계(700)를 도시한다. 도시된 예에서, 목표 지점 거리는 동력기계(700)의 무게 중심(738)에 대하여 동력기계(700)에 의한 회전(732)의 실질적인 완료에 대응하는 지점(736)에 일단 동력기계(700)가 도달하면 자동으로 증가된다. 도시된 실시예에서, 회전(732)의 실질적인 완료는 동력기계(700)가 제1 회전(732)의 중간지점(waypoint)보다 제2 회전(734)의 중간지점에더 가까운 것과 일치한다(회전(734)에 중심을 둔 파선 원으로 도시). 직선 경로 사이의 회전에서, 회전의 실질적인 완료는 회전의 중앙 지점을 지나는 동력기계의 무게 중심과 일치할 수 있다.

도 10b 내지 도 10e에 도시된 바와 같이, 경로 곡률 및 실질적인 회전 완료에 대한 목표 지점 거리의 운전은 경로(706)를 따르는 서로 다른 유형의 회전 사이의 차이를 포함하여 일부 경우에 특히 유리할 수 있다. 그러나 위에서 일반적으로 논의된 바와 같이, 목표 지점 거리, 이동 속도 및 경로 곡률 사이의 다양한 다른 특정 관계가 필요에 따라 실현될 수 있다.

위에서 일반적으로 언급한 바와 같이, 계획된 경로를 따르는 추적 작동은 때때로 효과적으로 동력기계의 이동 경로를 보완적으로 매끄럽게 만들 수 있다. 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이, 동력기계(800)가 목표 지점(804)의 적합한 위치결정에 기초하여 계획된 경로(802)를 추적함에 따라(예, 위에서 일반적으로 논의된 바와 같이), 동력기계(800)는 더 매끄럽고, 어떤 경우에는 국부적으로 또는 전체적으로 계획된 경로(802)보다 더 짧은, 실제 경로(806)를 따를 수 있다. 일부 경우에, 이러한 유형의 추적-기초 평활화는 따라서 이전의 평활화 작동의 결과 위에 추가 경로 평활화를 계층화할 수 있다(예, 경로 계획 작동 동안 적용된 바와 같이(도 5 참조)). 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이, 목표 지점의 적합한 위치결정에 의한 추적에 기초하여, 동력기계는 장애물을 적절하게 피하고 또한 동시에 시선의 평탄한 경로(812)(예, 원래 경로(814)에 기초)보다 국부적으로 그리고 전체적으로 더 짧은 매끄러운 실제 경로(810)를 따를 수 있다.

상기 논의와 일치하여, 일부 실시예는 도 13에 도시된 바와 같은 제어 방법(900)을 포함할 수 있고, 이는 단독으로 방법(300)(도 5 참조)에 포함되거나 대체하는 모듈로서 또는 다른 제어 방법의 일부로서 실현될 수 있다. 특히 도시된 예에서, 방법(900)은 블록(902)에서 동력기계의 계획된 경로의 형상 특성을 식별하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 초기 또는 갱신된 계획된 경로는 방법(300)에 따라 결정될 수 있고, 제어장치는 계획된 경로의 형상의 국부 곡률 또는 다른 특성을 식별할 수 있고, 회전 또는 목표 지점이 더 가까이 위치한 다른 지역을 식별하는 것이 유용할 수 있다.

계속해서 방법(900)은 블록(904)에서 동력기계에 의한 추적을 위하여 계획된 경로를 따라 목표 지점의 위치를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 위에서 논의된 것과 유사하게, 추적 지점의 위치는 경로의 특정 부분(예, 덜 구부러진 부분)에 대하여 동력기계로부터 더 큰 거리를 설정하고, 경로의 다른 부분(예, 더 많은 곡선 부분)에 대하여 동력기계로부터 더 작은 거리를 설정하는 것에 기초하여 블록(904)에서 결정될 수 있다.

일부 경우에 역시 위에서 언급한 바와 같이, 경로 특성에 기초하여 목표 지점의 위치를 결정하는 것은(블록(904)에서) 때때로 (또는 대안적으로) 이동 속도에 기초할 수 있다(예, 이동 속도의 중간 제어에 따라). 예를 들어 일부 실시예에서, 방법(900)은 블록(906)에서 계획된 경로의 식별된(블록(902)에서) 형상 특성(예, 국부 곡률)에 기초하여 동력기계의 목표 이동 속도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상응하게 예를 들어, 블록(904)에서 목표 지점의 위치를 결정하는 것은 때때로 동력기계의 결정된(블록(906)에서) 이동 속도에 직접적으로 기초할 수 있고, 따라서 식별된(블록(902)에서) 형상 특성에 간접적으로만 기초할 수 있다.

위에서 일반적으로 언급한 바와 같이, 추적 지점의 위치가 블록(904)에서 결정되면, 동력기계에 의한 추적 지점의 추적은 블록(908)에서 명령될 수 있고, 여기에는 동력기계의 작동요소의 자동 활성화를 위한 다양한 알려진 제어 구성에 기초하는 것이 포함된다. 또한, 동력기계의 경로 추적 이동이 계속됨에 따라, 방법(900)은 필요에 따라 전체적으로 또는 부분적으로 반복될 수 있다. 예를 들어, 계획된 경로의 추가적인(예, 공간적으로 접근하는) 특성이 식별될 수 있고(블록(902)에서), 따라서 추적 지점의 갱신된 위치가 결정될 수 있고(블록(904)에서), 이어서 추적 지점의 갱신된 추적이 명령될 수 있다(블록(908)에서).

또한 상기 논의와 일치하여, 일부 실시예는 도 14에 도시된 바와 같은 제어 방법(1000)을 포함할 수 있고, 이는 방법(300)(도 5 참조) 또는 방법(900)(도 13 참조)에 포함되거나 또는 그 대체 모듈로서 단독으로 또는 다른 제어 방법의 일부로서 실현될 수 있다. 특히 도시된 예에서, 방법(1000)은 블록(1002)에서 원형 버퍼 모듈에 지형의 제1 영역의 초기 표시를 저장하는 것을 포함한다. 예를 들어, 제1 영역에 대응하는 가상 맵의(예, 도 7a의 맵(400)에 의하여 도시된 바와 같이) 그리드 데이터는 장애물이 임의의 특정 그리드 셀에 존재할 가능성을 나타내기 위하여 원형 버퍼 메모리 구성에 저장될 수 있다.

방법(1000)이 계속됨에 따라, 블록(1004)에서 데이터는 하나 이상의 센서로부터 수신될 수 있고, 이는 지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물에 대응하거나, 또는 지형의 제1 영역의 에지 너머로 연장하는 지형의 제2 영역에 대응할 수 있다. 예를 들어, 레이더 스캔으로부터 갱신된 데이터는 레이더 핑(pings)의 발생 또는 비-발생에 기초한 특정 그리드 셀에 대한 확실값의 변화에 대응하거나, 제1 영역과 다른 제2 영역에 대한 맵 데이터의 연장에 대응할 수 있다(예, 도 7b의 맵(400')). 본 발명에서 사용되는 바와 같이, 잠재적인 장애물은 지형 영역에서 실제 물체에 대응하는 센서 데이터를 초래할 수 있는 물체 또는 다른 현상을 나타낸다. 일부 경우에 잠재적인 장애물은 이전에 알려지지 않은 장애물(즉, 관련 지형 영역의 현재 표시에 포함되지 않은 장애물)을 포함하여 실제 장애물(예, 실제 물체 또는 지형 특징)일 수 있다. 일부 경우에 잠재적인 장애물은 거짓 장애물(즉, 실제 장애물에 대한 센서 데이터의 특성을 갖지만, 실제 지형의 실제 장애물에 대응하지 않는 센서 데이터의 인공물)일 수 있다.

위에 일반적으로 언급한 바와 같이, 지형의 갱신된 표시는 블록(1006)에서 순환 버퍼에 저장될 수 있고, 순환 버퍼에 대한 데이터 관리의 알려진 일반 원칙에 따라 데이터가 기록 및 덮어쓰기 된다. 예를 들어, 지형의 저장된 갱신된 표시는 지형 내의 하나 이상의 탐지된 잠재적 장애물의 갱신된(또는 새로운) 표시, 또는 지형의 제1 영역의 에지 너머로 연장하는 지형의 제2 영역의 표시를 포함할 수 있고, 버퍼 내에서 이전 데이터를 덮어쓸 수 있다.

일부 실시예에서 위에서 일반적으로 논의한 작동을 포함하는 다른 작동이 또한 포함될 수 있다. 예를 들어 일부 실시예는 원형 버퍼에 맵 데이터로 표시되는 것과 같이, 지형의 제1 영역에 대하여 동력기계를 위치하는(즉, 위치 결정) 원형 버퍼의 오프셋을 저장하는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 오프셋은 지형의 제2 다른 영역에 관련되거나 그렇지 않으면 지형의 제1 영역에 대한 동력기계의 이동을 나타내는 수신된 데이터에 기초하여 갱신될 수 있다(블록(1004)에서). 일부 실시예에서, 저장된(블록(1006)에서) 갱신된 표시에 의하여 표현되는 지형의 공간 영역은 초기 표시 내의 지형의 공간 영역과 실질적으로 동일한 전체 크기일 수 있고(예, 도 7a 및 도 7b의 맵(400, 400')에 대하여 도시된 바와 같이), 두 공간 영역은 동일한 해상도를 갖는 일정한 크기의 원형 버퍼로 표현될 수 있다.

일부 실시예에서, 본 발명에 따른 방법의 컴퓨터 실행을 포함하는 본 발명은, 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 그들의 결합을 산출하여 프로세서 장치(예, 직렬 또는 병렬 일반 목적 또는 특수 프로세서 칩, 단일 또는 복수-코어 칩, 마이크로프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 제어 유닛, 산술 로직 유닛 및 프로세서 레지스터의 임의의 다양한 결합 등), 컴퓨터(예, 메모리에 작동 가능하게 결합된 프로세서 장치) 또는 다른 전자 작동 제어기를 제어하여 여기에 기술된 본 발명을 실행하는 표준 프로그래밍 또는 엔지니어링 기술을 사용하여 시스템, 방법, 장치 또는 제조물로서 실행될 수 있다. 따라서 예를 들어 본 발명의 실시예는, 프로세서 장치가 명령의 판독에 근거하여 명령을 실행할 수 있도록, 비-일시적 컴퓨터 판독 미디어에 실체로 구체화된 명령 세트로 실행될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예는 이하의 설명에 일치하는 자동화 장치, 다양한 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어를 포함하는 특별 또는 일반 목적의 컴퓨터 등과 같은 제어장치를 포함(이용)할 수 있다. 특별 실시예로서, 제어장치는 프로세서, 마이크로프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 프로그래머블 로직 제어기, 로직 게이트 등 및 적절한 기능의 실현을 위하여 당해 분야에 알려진 다른 통상의 구성요소를 포함할 수 있다.

본 발명에 사용된 용어 "제조물"은 컴퓨터-판독 장치로부터 접근 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어(예, 비-일시적 신호) 또는 미디어(예, 비-일시적 미디어)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독 미디어는 자기 저장장치(예, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립 등), 광학 디스크(예, CD, DVD 등), 스마트 카드 및 플래시 메모리장치(예, 카드 디스크 등)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 또한 캐리어 웨이브(carrier wave)는 전자 메일의 전송 및 수신 그리고 인터넷 또는 LAN과 같은 네트워크의 접속에 사용되는 것과 같은 컴퓨터-판독 전자 데이터를 운반하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 당업자는 본 발명의 특허청구범위의 범위 및 특징으로부터 벗어나지 않고 많은 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 발명에 따른 방법의 및 방법을 실행하는 시스템의 특정한 작동에 대하여 도면에 개략적으로 나타내고 설명되었다. 본 발명에 다르게 명시 또는 제한하지 않는 한, 특정한 공간적인 순서의 특정한 작동의 도면의 표시는 특정한 공간적인 순서에 대응하는 특정 서열의 작동으로 실행되는 것을 반드시 요구하지는 않는다. 따라서, 도면에 표시된 또는 본 발명에 개시된 특정한 작동은 본 발명의 실시예에 도시된 또는 개시된 것과 다른 순서로 실행될 수 있다. 또한 일부 실시예에서, 특정 작동은 병행 처리장치 또는 큰 시스템의 일부로서 상호 작동하도록 구성된 분리 컴퓨팅장치를 포함하여 병행하여 실시될 수 있다.

본 발명에 대한 컴퓨터 실행의 내용에 있어서, 본 발명에 다르게 명시 또는 제한하지 않는 한, 용어 "구성요소", "시스템", "모듈" 등은 하드웨어, 소프트웨어 및 하드웨어와 소프트웨어의 결합 또는 실행중 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터-관련 시스템의 일부 또는 모두를 포함한다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 장치, 프로세서 장치에 의하여 실행되는(또는 실행 가능한) 공정, 대상(object), 실행 가능한, 실행 스레드(thread), 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터일 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 컴퓨터에 가동되는 응용 프로그램 및 컴퓨터는 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소(또는 시스템, 모듈 등)는 공정 또는 실행 스레드 내에 존재할 수 있고, 하나의 컴퓨터에 배치될 수 있고, 2개 이상의 컴퓨터 또는 다른 프로세서 장치에 분배될 수 있고, 또는 다른 구성요소(또는 시스템, 모듈 등) 내에 포함될 수 있다.

본 발명에 사용된 바와 같이, 달리 제한하거나 정의하지 않는 한, "또는(or)"는 서로에 대하여 대안으로서 존재할 수 있는 구성요소의 배타적 리스트 보다는 임의의 다양한 결합에 존재할 수 있는 구성요소 또는 작동의 비-배타적 리스트를 표시한다. 예를 들어, "A, B, 또는 C" 리스트는 A; B; C; A 및 B; A 및 C; B 및 C; 및 A, B 및 C 옵션을 표시한다. 유사하게, 본 발명에 사용된 용어 "또는(or)는 "어느(either)", "단지 하나(only one of)" 또는 "정확히 하나(exactly one of)"와 같은 배타성 용어에 의하여 선행되는 경우에만 배타 선택을 표시한다. 예를 들어, "A, B, 또는 C의 하나" 리스트는 A, but not B and C; B, but not A and C; 및 C, but not A and B 옵션을 표시한다. "하나 이상(one or more)"(및 그 변형, 예를 들어 "적어도 하나(at least of))"에 의하여 선행되고 리스트 구성요소를 분리하는 "또는(or)"을 포함하는 리스트는 어떤 또는 모두의 리스트 구성요소의 하나 아상을 표시한다. 예를 들어, "A, B, 또는 C의 하나 이상" 및 "A, B, 또는 C의 적어도 하나"의 구는 one or more A; one or more B; one or more C; one or more A and one or more B; one or more B and one or more C; one or more A and one or more C; 및 one or more A, one or more B, and one or more C 옵션을 표시한다. 유사하게, "복수의(a plurality of)"(및 그 변형)에 의하여 선행되고 리스트 구성요소를 분리하는 "또는(or)"을 포함하는 리스트는 어떤 또는 모든 리스트 구성요소의 복수의 경우의 옵션을 표시한다. 예를 들어, "a plurility of A, B, or C" 및 "two or more of A, B, or C"는 A and B; B and C; A and C; 및 A, B, and C 옵션을 표시한다.

또한 본 발명에서 사용된 바와 같이, 달리 명시적으로 제한되거나 정의되지 않는 한, 용어 "자동 작동"(등)은 사람의 개입 없이 의사-결정을 위한 컴퓨터 알고리즘의 전자적 적용에 적어도 부분적으로 의존하는 작동을 의미한다. 이와 관련하여 달리 명시적으로 제한되거나 정의되지 않는 한 "자동 이동"은 조향, 속도, 거리 또는 기타 이동 변수와 관련한 적어도 일부 결정이 인간 운전자의 직접 개입 없이 이루어지는 동력기계 또는 다른 차량의 이동을 의미한다. 이와 관련하여 "자동화 작동"(및 이와 유사한 것)이라는 용어는 달리 명시적으로 제한되거나 정의되지 않는 한, 인간 운전자의 개입이 필요하지 않은 자동 작동의 하위 집합을 의미한다. 예를 들어, 자동화된 이동은 운전자 입력 없이 조향, 속도, 거리 또는 다른 이동 변수가 실시간으로 결정되는 동력 기계 또는 다른 차량의 자동 이동을 의미할 수 있다. 그러나 이와 관련하여 자동화된 이동 또는 다른 자동화된 작동을 시작, 중지, 중단 또는 변수(예,: 최고 속도)를 정의하기 위하여 운영자 입력이 때때로 수신될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 기술분야의 당업자는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 형태에서 또는 세부적으로 변경될 수 있음을 인지할 것이다.

Claims (20)

1. 하나 이상의 프로세서 장치를 사용하여, 시작 위치와 목적지 사이의 동력기계의 이동을 위한 계획된 경로를 식별하는 단계;
   하나 이상의 프로세서 장치를 사용하여, 동력기계로부터 목표 지점까지의 설정 거리를 기초로 계획된 경로를 따라 목표 지점을 결정하고, 목표 지점을 향한 동력기계의 이동을 명령하는 단계;
   하나 이상의 프로세서 장치를 사용하여, 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동하도록 동력기계의 하나 이상의 견인요소를 제어하는 단계;
   하나 이상의 프로세서 장치를 사용하여, 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동함에 따라, 계획된 경로의 국부 곡률 또는 동력기계의 이동 속도 중 하나 이상을 기초로 설정 거리를 갱신하는 단계; 및
   하나 이상의 프로세서 장치를 사용하여, 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동함에 따라, 갱신된 설정 거리를 기초로 계획된 경로를 따라 목표 지점의 위치를 갱신하는 단계를 포함하는, 동력기계의 이동을 제어하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 동력기계로부터 목표 지점까지의 설정 거리를 갱신하는 것은, 동력기계의 이동 속도 증가에 기초하여 설정 거리를 증가하는 것과 동력기계의 이동 속도 감소에 기초하여 설정 거리를 감소하는 것을 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 계획된 경로의 국부 곡률의 증가에 기초하여 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 감소하고, 계획된 경로의 국부 곡률의 감소에 기초하여 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 증가하는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 동력기계가 목표 지점을 향하여 자동으로 이동하도록 하나 이상의 견인요소를 제어하는 것은 동력기계가 계획된 경로에서 벗어나게 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 계획된 경로로부터의 벗어남은 계획된 경로를 따르는 공통 종료점 사이에서 계획된 경로보다 국부적으로 더 짧은 동력기계의 실제 이동 경로를 초래하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 계획된 경로로부터의 벗어남은 시작 위치로부터 목적지까지 측정된 계획된 경로보다 짧은, 시작 위치로부터 목적지까지의 동력기계의 전체 실제 이동 경로를 초래하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 동력기계로부터의 목표 지점의 설정 거리를 갱신하는 것은 동력기계에 의한 경로 추적을 위한 복수의 미리 결정된 작동 모드 중 적어도 하나의 작동 모드의 선택에 기초하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 동력기계로부터의 목표 지점의 설정 거리를 갱신하는 것은 동력기계의 회전 반경에 기초하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 동력기계로부터의 목표 지점의 설정 거리를 갱신하는 것은 계획된 경로를 따라 회전이 실질적으로 완료되면 설정 거리를 최대값으로 증가하는 것을 포함하는 방법.
10. 메인 프레임;
    지형 위로 메인 프레임을 이동하도록 구성된 하나 이상의 견인요소;
    메인 프레임에 의하여 지지되는 하나 이상의 작동요소;
    메인 프레임에 의하여 지지되고, 하나 이상의 견인요소에 견인 동력을 제공하고 하나 이상의 작동요소에 작동 동력을 제공하도록 구성된 동력원; 및
    하나 이상의 프로세서 장치를 포함하는 제어 시스템을 포함하고;
    상기 하나 이상의 프로세서 장치는 동력기계의 자동 이동을 위한 계획된 경로의 제1 국부 곡률을 식별하고; 제1 국부 곡률에 기초하여 동력기계의 제1 목표 이동 속도를 설정하고; 동력기계의 현재 위치를 결정하고; 동력기계의 현재 위치 및 제1 국부 곡률 또는 제1 목표 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 계획된 경로를 따라 목표 지점의 제1 위치를 식별하고; 그리고 목표 지점의 식별된 제1 위치에 기초하여 동력기계의 제1 방향을 명령하여 동력기계의 이동을 자동으로 제어하는 것을 포함하는, 동력기계의 자동 이동을 제어하도록 구성되는,
    자동 작동을 위한 동력기계.
11. 제10항에 있어서, 제1 국부 곡률 또는 제1 목표 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 계획된 경로를 따라 목표 지점의 제1 위치를 식별하는 것은, 제1 국부 곡률에 기초하여 제1 목표 이동 속도를 결정하고, 제1 목표 이동 속도에 기초하여 목표 지점의 위치를 식별하는 것을 포함하는 동력기계.
12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서 장치는, 동력기계가 제1 방향을 따라 목표 지점을 향하여 이동함에 따라, 동력기계의 계획된 경로의 제2 국부 곡률 또는 제2 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여, 계획된 경로를 따라 목표 지점의 갱신된 위치를 식별하고; 그리고 목표 지점의 식별된 갱신된 위치에 기초하여 동력기계의 갱신된 방향을 명령하는 것을 포함하는, 동력기계의 자동 이동을 제어하도록 구성되는 동력기계.
13. 제12항에 있어서, 목표 지점의 갱신된 위치를 식별하는 것은, 동력기계가 목표 지점을 향하여 이동함에 따라, 계획된 경로의 제2 국부 곡률 또는 동력기계의 제2 이동 속도 중 하나 이상에 기초하여 동력기계와 목표 지점 사이의 거리를 갱신하는 것을 포함하는 동력기계.
14. 제12항에 있어서, 동력기계의 이동을 자동으로 제어하는 것은,
    동력기계의 이동 속도 증가에 기초하여 동력기계의 목표 지점과 기준 위치 사이의 거리를 자동으로 증가시키는 것;
    동력기계의 이동 속도 감소에 기초하여 목표 지점과 기준 위치 사이의 거리를 자동으로 감소시키는 것;
    계획된 경로의 국부 곡률 증가에 기초하여 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 감소시키는 것; 및
    계획된 경로의 국부 곡률 감소에 기초하여 동력기계의 명령받은 이동 속도를 자동으로 증가시키는 것을 포함하는 동력기계.
15. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서 장치는,
    복수의 작동 모드로부터 작동 모드의 선택을 나타내는 사용자 입력을 수신하고; 그리고
    사용자 입력의 수신에 응답하여, 동력기계는 선택된 작동 모드에서 자동 이동을 위하여 작동되고, 복수의 작동 모드의 각각은 (a) 동력기계와 목표 지점 사이의 거리 사이와 (b) 동력기계의 이동 속도 또는 계획된 경로의 국부 곡률 중의 하나 이상 사이의 각각의 대응을 특정하도록 구성되는 동력기계.
16. 제10항에 있어서, 동력기계는 지형의 모습을 나타내는 데이터를 탐지하기 위하여 배열된 하나 이상의 센서를 더 포함하고; 제어 시스템은 순환 버퍼 메모리 구조를 더 포함하고; 그리고
    상기 제어 시스템은 지형의 제1 영역의 초기 맵을 원형 버퍼 메모리 구조에 저장하고;
    지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상을 나타내는 데이터를 하나 이상의 센서로부터 수신하고; 그리고
    지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상의 표시를 포함하는, 지형의 갱신된 맵을 원형 버퍼 메모리 구조에 저장하도록 구성되는 동력기계.
17. 제16항에 있어서, 갱신된 맵을 저장하는 것은 순환 버퍼 모듈 내에 초기 맵의 적어도 일부를 겹쳐 쓸 수 있는 동력기계.
18. 메인 프레임;
    메인 프레임을 지형 위로 이동시키도록 구성된 하나 이상의 견인요소;
    메인 프레임에 의하여 지지되고, 견인 동력을 하나 이상의 견인요소에 제공하도록 구성된 동력원; 및
    순환 버퍼 모듈과 하나 이상의 프로세서 장치를 포함하는 제어 시스템을 포함하고;
    상기 제어 시스템은 원형 버퍼 모듈에 지형의 제1 영역의 초기 표시를 저장하고;
    지형의 초기 표시에 기초하여 하나 이상의 견인요소에 의한 제1 견인 작동을 명령하는 것을 포함하여 동력기계의 자동 이동을 제어하고;
    지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상에 대응하는 데이터를 하나 이상의 센서로부터 수신하고;
    지형 내의 하나 이상의 잠재적인 장애물, 또는 지형의 제1 영역의 에지를 넘어 연장되는 지형의 제2 영역 중 하나 이상의 표시를 포함하는, 지형의 갱신된 표시를 원형 버퍼에 저장하고; 그리고
    지형의 갱신된 표시에 기초하여 하나 이상의 견인요소에 의한 제2 견인 작동을 명령하는 것을 포함하여 동력기계의 자동 이동을 더 제어하도록 구성되는,
    자동 작동을 위한 동력기계.
19. 제18항에 있어서, 상기 제어 시스템은 지형의 제1 영역 내에 동력기계를 위치시키는 원형 버퍼의 오프셋을 저장하고; 그리고 지형의 제2 영역에 대응하는 데이터 수신에 기초하여 오프셋을 갱신하도록 구성되는 동력기계.
20. 제19항에 있어서, 갱신된 표시에 의하여 표현되는 지형의 제2 영역은 초기 표시에 의하여 표현되는 지형의 제1 영역과 실질적으로 동일한 면적 크기인 동력기계.